Биология

Основные направления эволюции

В процессе эволюции птицы утратили зубы. Они «избавились» от них, как от лишнего балласта во время полета. Но быть беззубыми королями воздуха несладко. Один из птичьих желудков (у птиц их два) стал накапливать мышечную массу и «перетирать» еду. В XVII веке силу мускульного желудка птиц исследовал французский естествоиспытатель Рене Реомюр. Он заставил индюка проглотить железную трубку, которая выдерживала давление в 500 килограммов и не сплющивалась. Через сутки, когда индюк был вскрыт, обнаружилось, что трубка превратилась в пластинку. Многие птицы проглатывают мелкую гальку и гравий, которые постоянно находятся у них в желудке и выполняют функцию искусственных зубов. Такую цену пришлось заплатить пернатым за право покорять воздушную стихию. История птиц – всего лишь один пример диковинных путей эволюции, о которых вы узнаете в нашем уроке.

В процессе существования вид может находиться в состоянии биологического прогресса или биологического регресса. Под биологическим прогрессом понимают увеличение количества особей, увеличение площади ареала и увеличение таксономических подчиненных структур. Например, внутри прогрессирующего семейства увеличивается количество родов, а внутри вида – подвидов и так далее. Биологический регресс сопровождается уменьшением количество особей и сокращение площади ареала.

Рис. 1

Одним из первых направленияэволюции начал изучать отечественный ученый А. Н. Северцов (см. Рис. 1). Сейчас их выделяют три (см. Рис. 2):

1. Ароморфоз;

2. Идиоадаптация;

3. Дегенерация.

Ароморфоз связан с повышением организации организмов. Он резко увеличивает приспособляемость видов. С появлением ароморфозов связано появление крупных таксонов: надцарств, царств, типов. Вот некоторые примеры крупных ароморфозов:

1. Появление эукариот от прокариот способствовало образованию надцарства.

2. Возникновение многоклеточных животных от одноклеточных дало новые подцарства.

3. Появление членистоногих и моллюсков от кольчатых червей дало 2 новых типа, и

т.д.

Более мелкими ароморфозами животных были появление костной ткани, возникновение двух кругов кровообращения, появление альвеолярных легких.

У растений самыми значимыми ароморфозами были: возникновение эпидермиса, возникновение устьиц, возникновение проводящей и механической систем, появление закономерной смены поколений в цикле развития, образование цветков и плодов.

Внутри крупных ароморфозов происходят более мелкие изменения – такие эволюционные изменения называются идиоадаптацией. В результате идиоадаптации возникают небольшие таксоны: отряды, семейства, роды.

Если представить ароморфозы, как крупные ступени в эволюции живых существ, то идиоадаптация будет расширять эти ступени. На рисунке видно, что возникновение класса птиц из класса пресмыкающихся было ароморфозом, а вот, например, разделение птиц на летающих, бегающих и плавающих – уже идиоадаптацией.

Рис. 2

Типичными примерами идиоадаптаций является возникновение больших клыков у хищных и больших резцов у травоядных животных, появление предупреждающей окраски у шмеля и покровительственной окраски у песца (см. Рис. 3).

Рис. 3. Идиоадаптация

Рис. 4. Дегенерация

Третий путь развития – это дегенерация, то есть серьезное упрощение строения особей (см. Рис. 4, 5). Например, у видов, обитающих в пещерах или почве, происходит редукция органов зрения, депигментация кожи, снижается активность передвижения.

Примером дегенерации также является возникновение паразитических форм. У растений-паразитов снижается активность фотосинтеза, наблюдается редукция листьев.

У паразитических ленточных червей слабо развита нервная система.

Рис. 5. Дегенерация

В ходе эволюции всегда происходит смена одних направлений другими. Так, после ароморфоза всегда идет идиоадаптация, а иногда они сменяются дегенерацией. Это характерно для всех групп живых организмов. Например, земноводные появились в результате крупных ароморфозов: возникновения легочного дыхания и появления поясов конечностей.

Затем внутри этого класса начались идиоадаптации, которые привели к созданию трех групп:

1. Хвостатые амфибии (живут преимущественно в воде);

2. Бесхвостые амфибии (совмещают жизнь в воде и на суше);

3. Безногие амфибии (обитают в толще почвы) (см. Рис. 6).

Рис. 6. Класс Земноводные

Все перечисленные пути эволюции влияют на сложность организации живых существ (Источник). Однако не всегда увеличение сложности организации ведет к биологическому прогрессу. Биологический прогресс может быть достигнут как путем увеличения сложности в результате ароморфоза, так и уменьшением сложности в результате дегенерации. Например, класс «птицы» появился в результате серьезного усложнения организации по сравнению с классом рептилий (см. Рис. 7). Это обусловило их биологический прогресс.

Рис. 7

А паразитические планарии, наоборот, устроены более примитивно, чем их свободно живущие родственники. При этом именно паразитические планарии более успешны в биологическом плане.

Понятие арогенеза

Иногда под термином «ароморфоз» понимают только конкретные адаптации, произошедшие в результате естественного отбора. А само направление эволюции, которое характеризуется крупными изменениями, называется арогенезом. Именно таким термином оперировал Северцов.

Понятие аллогенеза

Иногда под термином «идиоадаптация» понимают только конкретные небольшие адаптации, которые не привели к существенному усложнению организации. А само направление эволюционного процесса, которое объединяет в себя все идиоадаптации, называется аллогенезом. Этим термином также пользовался Северцов.

Понятие катагенеза

Обсуждая эволюционные процессы, вместо дегенерации правильно говорить катогенез. Потому что именно катогенез отражает путь эволюции, направленный на снижение общей сложности структуры организмов, а дегенерация – это лишь описание конкретных упрощающих адаптаций.

 

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. Можно ли назвать регресс негативным явлением в эволюции?
2. Какие вы знаете направления эволюционного процесса?
3. Приведите примеры идиоадаптаций.
4. Как вы понимаете понятия аро-, алло- и катагенеза?