Галоўныя напрамкі эвалюцыі. Эвалюцыя раслін і жывёл

Пытанні паходжання жыцця і яе развіцця са старажытных часоў хвалявалі вучоных. Людзі заўсёды імкнуліся наблізіцца да гэтых таямніц, зрабіўшы свет, такім чынам, больш зразумелым і прадказальным. Шматлікія стагоддзі панавала кропка гледжання аб чароўным пачатку Сусвету і жыцця. Тэорыя эвалюцыі ж заваявала ганаровае месца галоўнай і найбольш верагоднай версіі развіцця ўсяго жывога на нашай планеце адносна нядаўна. Асноўныя палажэнні яе сфармуляваў Чарльз Дарвін у сярэдзіне XIX стагоддзя. Якое рушыла за гэтым стагоддзе падаравала свеце масу адкрыццяў у галіне генетыкі і біялогіі, якія зрабілі магчымым даказаць справядлівасць вучэнні Дарвіна, пашырыць яго, аб'яднаць з новымі дадзенымі. Так з'явілася сінтэтычная тэорыя эвалюцыі. Яна ўвабрала ў сябе ўсе ідэі знакамітага даследчыка і вынікі навуковых пошукаў у розных галінах ад генетыкі да экалогіі.

Ад асобіны да класа

Біялагічная эвалюцыя ўяўляе сабой гістарычнае развіццё арганізмаў, заснаванае на унікальных працэсах функцыянавання генетычнай інфармацыі ў пэўных умовах навакольнага асяроддзя.

Пачатковы этап ўсіх пераўтварэнняў, у выніку прыводзіць да з'яўлення новага віду, - гэта микроэволюция. Такія змены з цягам часу назапашваюцца і сканчаюцца фарміраваннем новага больш высокага ўзроўню арганізацыі жывых істот: роду, сямейства, класа. Адукацыя надвидовых структур прынята называць макроэволюцией.

аналагічныя працэсы

Абодва ўзроўню ў аснове сваёй працякаюць аднолькава. Рухальнымі сіламі і мікра-, і макроизменений з'яўляюцца натуральны адбор, ізаляцыя, спадчыннасць, зменлівасць. Істотнае адрозненне двух працэсаў у тым, што паміж рознымі відамі практычна выключана скрыжаванне. У выніку ў аснове макроэволюции ляжыць міжвідавай адбор. Вялікі ўклад у микроэволюцию ўносіць свабодны абмен генетычнай інфармацыяй паміж асобінамі аднаго выгляду.

Сыходжанне і разыходжанне прыкмет

Галоўныя напрамкі эвалюцыі могуць працякаць у некалькіх формах. Магутная крыніца разнастайнасці жыцця - гэта дывергенцыя прыкмет. Яна дзейнічае як унутры канкрэтнага віду, так і на больш высокіх узроўнях арганізацыі. Ўмовы асяроддзя і натуральны адбор прыводзяць да падзелу адной групы на дзве і больш, адрозныя пэўнымі прыкметамі. На ўзроўні выгляду дывергенцыя можа быць зварачальная. У гэтым выпадку ўтварыліся папуляцыі зноў зліваюцца ў адну. На больш высокіх жа узроўнях працэс незваротны.

Яшчэ адна форма - филетическая эвалюцыя, якая прадугледжвае пераўтварэнне віду без вылучэння ўнутры яго асобных папуляцый. Кожная новая група з'яўляецца нашчадкам папярэдняй і продкам для наступнай.

Значны ўклад у разнастайнасць жыцця уносіць і канвергенцыя або «сыходжанне» прыкмет. У працэсе развіцця няроднасныя груп арганізмаў, якія знаходзяцца пад уплывам аднолькавых умоў асяроддзя, у асобін фармуюцца аналагічныя органы. Яны маюць падобнае будынак, але рознае паходжанне і выконваюць практычна аднолькавыя функцыі.

Да канвергенцыі вельмі блізкі паралелізм - форма эвалюцыі, калі першапачаткова дивергирующие групы развіваюцца падобным чынам пад уплывам аднолькавых умоў. Канвергенцыю і паралелізм падзяляе даволі тонкая грань, і часцяком бывае няпроста аднесці эвалюцыю канкрэтнай групы арганізмаў да той ці іншай форме.

біялагічны прагрэс

Галоўныя напрамкі эвалюцыі ўпершыню былі выкладзены ў працах А.М. Северцова. Ён прапанаваў вылучыць паняцце біялагічнай прагрэсу. У працах навукоўца выкладзены спосабы яго дасягненні, а таксама асноўныя шляхі і напрамкі эвалюцыі. Ідэі Северцова развіваў І.І. Шмальгаузен.

Галоўныя напрамкі эвалюцыі арганічнага свету, выдзеленыя навукоўцамі, - гэта біялагічны прагрэс, рэгрэс і стабілізацыя. Па назвах лёгка зразумець, чым гэтыя працэсы адрозніваюцца адзін ад аднаго. Прагрэс прыводзіць да фарміравання новых прыкмет, якія падвышаюць ступень адаптацыі арганізма да асяроддзя. Рэгрэс выяўляецца ў скарачэнні колькасці групы і яе разнастайнасці, прыводзячы ў выніку да вымірання. Стабілізацыя цягне замацаванне набытых прыкмет і перадачы іх ад пакалення да пакалення ў адносна нязменных умовах.

У больш вузкім сэнсе, пазначаючы галоўныя напрамкі арганічнай эвалюцыі, маюць на ўвазе менавіта біялагічны прагрэс і яго формы.

Вылучаюць тры асноўных спосабу дасягнення біялагічнага прагрэсу:

• арагенез;
• алагенез;
• катагенез.

арагенез

Дадзены працэс робіць магчымым павышэнне агульнага ўзроўню арганізацыі ў выніку фарміравання ароморфоза. Прапануем высветліць, што разумеецца пад гэтым паняццем. Так, ароморфоз - кірунак эвалюцыі, якое прыводзіць да якаснага змянення жывых арганізмаў, суправаджаецца іх ускладненнем і павышэннем адаптыўных уласцівасцяў. У выніку змены будынка становіцца больш інтэнсіўным функцыянаванне асобін, яны атрымліваюць магчымасць выкарыстоўваць новыя, раней незадзейнічаныя рэсурсы. Як следства арганізмы становяцца ў нейкім сэнсе свабоднымі ад умоў асяроддзя. На больш высокім узроўні арганізацыі іх прыстасавання носяць у значнай ступені універсальны характар, які дае здольнасць развівацца незалежна ад навакольных умоў.

Добрым прыкладам ароморфоза з'яўляецца пераўтварэнне крывяноснай сістэмы пазваночных: з'яўленне чатырох камер у сэрцы і падзел двух колаў кровазвароту - вялікага і малога. Эвалюцыя раслін характарызуецца значным скокам наперад у выніку фарміравання пылковай трубкі і насення. Ароморфозы прыводзяць да з'яўлення новых таксанамічных адзінак: класаў, аддзелаў, тыпаў і царстваў.

Ароморфоз, па Северцова, уяўляе сабой адносна рэдкае эвалюцыйнае з'ява. Ён азначае сабой морфофизиологический прагрэс, які, у сваю чаргу, ініцыюе прагрэс агульна-біялагічную, які суправаджаецца значным пашырэннем адаптыўнай зоны.

сацыяльны ароморфоз

Разглядаючы напрамкі эвалюцыі чалавечага роду, некаторыя навукоўцы ўводзяць паняцце «сацыяльны ароморфоз». Ім абазначаюцца універсальныя змены ў развіцці сацыяльных арганізмаў і іх сістэм, якія прыводзяць да ўскладнення, большай прыстасаванасці і павелічэнню ўзаемаўплыву таварыстваў. У лік падобных ароморфозов ўваходзіць, напрыклад, з'яўленне дзяржавы, кнігадрукавання і камп'ютэрных тэхналогій.

алагенез

У ходзе біялагічнай прагрэсу фармуюцца і змены менш глабальнага характару. Яны складаюць сутнасць алагенез. У гэтага кірунку эвалюцыі (табліца прыведзена ніжэй) ёсць істотнае адрозненне ад ароморфоза. Яно не прыводзіць да павышэння ўзроўню арганізацыі. Галоўнае следства алагенез - гэта идиоадаптация. Па сутнасці, яна ўяўляе сабой прыватныя змены, дзякуючы якім арганізм атрымліваюць магчымасць прыстасавацца да вызначаных умоў. Гэты напрамак эвалюцыі арганічнага свету дазваляе блізкім відах жыць у вельмі розных геаграфічных зонах.

Выразны прыклад падобнага працэсу - сямейства ваўчыных. Яго віды сустракаюцца ў самых розных кліматычных зонах. Кожны валодае пэўным наборам прыстасаванняў да сваёй асяроддзі пражывання, пры гэтым не пераўзыходзячы істотна любы іншы від па ўзроўні арганізацыі.

Навукоўцы вылучаюць некалькі тыпаў идиоадаптаций:

• па форме (напрыклад, абцякальныя цела вадаплаўных);
• па афарбоўцы (сюды адносіцца мімікрыя, папераджальны і заступніцкае афарбоўка) ;
• па размнажэнні;
• па перамяшчэнню (перапонкі вадаплаўных, паветраны мяшок птушак);
• прыстасаванне да ўмоў асяроддзя.

Адрозненні ароморфоза і идиоадаптации

Некаторыя навукоўцы не згаджаюцца з Северцова і не бачаць дастатковых прычын для адрознівання идиоадаптаций і ароморфозов. Яны лічаць, што ступень прагрэсу можа быць ацэненая толькі праз значны час пасля з'яўлення змены. Па факце складана ўсвядоміць, да якіх эвалюцыйным працэсам прывядзе новую якасць або развітая здольнасць.

Паслядоўнікі Северцова схіляюцца да думкі, што пад идиоадаптацией варта разумець пераўтварэнне формы цела, залішняе развіццё або рэдукцыя органаў. Ароморфозы жа ўяўляюць сабой істотныя змены ў эмбрыянальным развіцці і адукацыю новых структур.

катагенез

Біялагічная эвалюцыя можа працякаць і са спрашчэннем структуры арганізмаў. Катагенез - агульная дэгенерацыя, працэс, які прыводзіць да зніжэння арганізацыі жывых істот. Галоўны вынік гэтага кірунку эвалюцыі (табліца, параўноўваць тры шляхі, прыведзена ніжэй) заключаецца ў з'яўленні так званых катаморфозов або прымітыўных прыкмет, якія прыходзяць на змену згубленым прагрэсіўным. Прыкладам арганізмаў, якія прайшлі этап агульнай дэгенерацыі, можа быць любы паразіт. У большасці сваёй яны губляюць здольнасць да самастойнага перамяшчэння, у іх моцна спрашчаюцца нервовая і крывяносная сістэмы. Затое з'яўляюцца розныя прыстасаванні для лепшага ўкаранення ў цела гаспадара і замацавання на падыходных органах.

суадносіны

Галоўныя напрамкі эвалюцыі ўзаемазвязаны і ў ходзе гістарычнага развіцця пастаянна змяняюць адзін аднаго. Пасля кардынальных пераўтварэнняў у выглядзе ароморфоза або дэгенерацыі надыходзіць перыяд, калі новая група арганізмаў пачынае распластоўвацца у выніку асваення асобнымі яе часткамі розных геаграфічных зон. Пачынаецца эвалюцыя шляхам идиоадаптаций. Праз час назапашаныя змены прыводзяць да новага якаснага скачку.

Кірунак эвалюцыі раслін

Сучасная флора з'явілася не адразу. Як і ўсе арганізмы, яна прайшла доўгі шлях станаўлення. Эвалюцыя раслін ўключала набыццё некалькіх важных ароморфозов. Першым з іх было з'яўленне фотасінтэзу, які дазволіў прымітыўным арганізмам выкарыстоўваць энергію сонечнага святла. Паступова ў выніку пераўтварэнняў марфалогіі і фотасінтэтычным уласцівасцяў паўсталі багавінне.

Наступным этапам было засваенне сушы. Для паспяховага праходжання «місіі» спатрэбіўся яшчэ адзін ароморфоз - дыферэнцыяцыя тканін. З'явіліся імхі, Спорава расліны. Далейшае ўскладненне арганізацыі звязана з пераўтварэннем працэсу і спосабаў размнажэння. Такія ароморфозы, як семязачаток, пыльцевые збожжа і, нарэшце, насеньне, характарызуюць голанасенныя расліны, эвалюцыйна больш развітыя, чым Спорава.

Далей шляхі і напрамкі эвалюцыі раслін рухаліся ў бок яшчэ большай адаптацыі іх да ўмоў асяроддзя, павышэнню ўстойлівасці да неспрыяльных фактараў. У выніку з'яўлення песціка і зародкавым лістка сфармаваліся кветкавыя або пакрытанасенныя расліны, якія знаходзяцца сёння ў стане біялагічнай прагрэсу.

царства жывёл

Эвалюцыя эукарыёт.Асноўныя (эукарыятычнай клеткі змяшчае аформленае ядро) з гетеротрофные тыпам харчавання (гетеротрофы не здольныя ствараць арганіку з дапамогай хемо- або фотасінтэзу) таксама на першых этапах суправаджалася дыферэнцыяцыяй тканін. Кішачна валодаюць адным з першых значных ароморфозов у эвалюцыі жывёл: у зародкаў фармуюцца два пласта, экто- і эндадэрмы. У круглых і плоскіх чарвякоў структура ўжо ўскладняецца. Для іх характэрны трэці зародкавы лісток, мезодерма. Гэты ароморфоз робіць магчымым далейшую дыферэнцыяцыю тканін і з'яўленне органаў.

Наступны этап - фарміраванне другаснай паражніны цела і далейшае падзел яго на аддзелы. Кольчатые чарвякі ўжо маюць параподии (прымітыўны тып канечнасцяў), а таксама крывяносную і дыхальную сістэмы. Пераўтварэнне параподий ў членистые канечнасці і некаторыя іншыя змены стала прычынай з'яўлення тыпу членістаногіх. Ужо пасля іх выхаду на сушу сталі актыўна развівацца казуркі за кошт з'яўлення зародкавых абалонак. Яны сёння больш за ўсё прыстасаваны да жыцця на зямлі.

Такія буйныя ароморфозы, як фарміраванне хорды, нервовай трубкі, брушной аорты і сэрца, зрабілі магчымым з'яўленне тыпу хордавых. Дзякуючы шэрагу прагрэсіўных зменаў разнастайнасць жывых арганізмаў папоўнілася рыбамі, амниотами і рэптыліямі. Апошнія з-за наяўнасці зародкавых абалонак перасталі залежаць ад вады і выйшлі на сушу.

Далей эвалюцыя ідзе па шляху пераўтварэння крывяноснай сістэмы. Ўзнікаюць цеплакроўныя жывёлы. Адаптацыі да палёту зрабілі магчымым з'яўленне птушак. Такія ароморфозы, як четырехкамерное сэрца і знікненне правай дугі аорты, павелічэнне паўшар'яў пярэдняга мозгу і развіццё кары, фарміраванне ваўнянага покрыва і малочных залоз і яшчэ шэраг змяненняў прывялі да з'яўлення млекакормячых. Сярод іх у працэсе эвалюцыі вылучыліся плацентарного жывёлы, і сёння знаходзяцца ў стане біялагічнай прагрэсу.

Напрамкі эвалюцыі чалавечага роду

Пытанне аб паходжанні і эвалюцыі продкаў сучасных людзей вывучаны пакуль не дасканала. Дзякуючы адкрыццяў палеанталогіі і параўнальнай генетыкі змяніліся ўжо склаліся ўяўленні аб нашай "радаводу". Яшчэ 15 гадоў таму вяршэнствавала кропка гледжання, што эвалюцыя гамінід ішла па лінейным тыпу, гэта значыць складалася з паслядоўна змянялі адзін аднаго ўсё больш развітых форм: аўстралапітэк, чалавек умелы, архантропы, неандэрталец (палеоантропы), неоантроп (сучасны чалавек). Асноўныя напрамкі эвалюцыі чалавека, як і ў выпадку з іншымі арганізмамі, прыводзілі да фарміравання новых адаптацый, павышэнню ўзроўню арганізацыі.

Дадзеныя, атрыманыя ў апошнія 10-15 гадоў, аднак, ўнеслі сур'ёзныя карэктывы ва ўжо якая склалася карціну. Новыя знаходкі і удакладненая датыроўка паказваюць на тое, што эвалюцыя мела больш складаны характар. Падсямейства Гоминины (адносіцца да сямейства Гамініды) аказалася складаюцца з практычна ўдвая большай колькасці відаў, чым лічылася раней. Эвалюцыя яго не насіла лінейны характар, а ўтрымоўвала некалькі адначасова якія развіваліся ліній або галін, прагрэсіўных і тупіковых. У розны час разам суіснавалі тры-чатыры ці больш відаў. Звужэнне гэтай разнастайнасці адбылося з-за выцяснення эвалюцыйна больш развітымі групамі іншых, менш развітых. Напрыклад, цяпер ужо агульнапрызнана, што неандэртальцы і людзі сучаснага тыпу жылі адначасова. Першыя ня былі нашымі продкамі, але ўяўлялі сабой паралельную галіна, якую выціснулі больш развітыя прадстаўнікі гомининов.

прагрэсіўныя змены

Несумнеўнымі застаюцца асноўныя ароморфозы, якія прывялі да росквіту подсемейства. Гэта Прамахаджэнне і павелічэнне галаўнога мозгу. Пра прычыны фарміравання першага навукоўцы разыходзяцца ў меркаваннях. Доўгі час лічылася, што гэта была вымушаная мера, неабходная для асваення адкрытых прастор. Аднак апошнія дадзеныя дазваляюць сцвярджаць, што продкі людзей хадзілі на двух нагах яшчэ ў перыяд жыцця на дрэвах. Такая здольнасць з'явілася ў іх адразу пасля аддзялення ад лініі шымпанзэ. Па адной з версій гоминины першапачаткова перасоўваліся падобна сучасным арангутанам, стоячы двума нагамі на адной галінцы і трымаючыся рукамі за іншую.

Рост мозгу праходзіў у некалькі этапаў. Упершыню ён пачаўся ў Homo habilis (чалавека ўмелага), які навучыўся вырабляць найпростыя прылады. Рост аб'ёму галаўнога мозгу супаў з павелічэннем долі мяса ў рацыёне гомининов. Хабилисы, па-відаць, былі здыхлятнікі. Наступнае павелічэнне мозгу таксама суправаджалася узрастаннем колькасці мясной ежы і рассяленнем нашых продкаў за межы роднага афрыканскага кантынента. Навукоўцы мяркуюць, што рост долі мяса ў рацыёне звязаны з неабходнасцю папаўняць выдаткі энергіі, якая сыходзіць на падтрыманне працы павелічэлага галаўнога мозгу. Як мяркуецца, наступны этап гэтага працэсу супаў з засваеннем агню: прыгатаваная ежа адрозніваецца не толькі якасцю, але і каларыйнасцю, акрамя таго, істотна памяншаецца час, неабходнае для перажоўвання.

Галоўныя напрамкі эвалюцыі арганічнага свету, дзейнічаючы на працягу многіх стагоддзяў, сфармавалі сучасную флору і фауну. Рух працэсу ў бок адаптацыі да змяняюцца умовам асяроддзя прывяло да вялізнага разнастайнасці формаў жыцця. Галоўныя напрамкі эвалюцыі дзейнічаюць аднолькава на ўсіх узроўнях арганізацыі, пра што сведчаць дадзеныя біялогіі, экалогіі і генетыкі.