Учебник MAXIMUM Education

Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.

11 класс
Биология

Пути макроэволюции. Биологический прогресс и регресс

Макроэволюция ― процесс образования из видов новых родов, из родов ― семейств, из семейств ― отрядов и т. д.

В отличие от микроэволюции, протекающей внутри популяции, макроэволюция ― эволюция надвидовая. Тем не менее, в макроэволюции действуют всё те же процессы: борьба за существование, естественный отбор.

Макроэволюция позвоночных

В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитие жизни на Земле в целом, включая и ее происхождение.

Между микро- и макроэволюцией нельзя провести резкую грань, потому что процесс микроэволюции, первично вызывающий дивергенцию популяций (вплоть до видообразования), продолжается без какого-либо перерыва и на макроэволюционном уровне внутри вновь возникших форм.

Формы эволюции

Дивергенция – расхождение признаков в процессе эволюции, приводящее к образованию новых форм или таксонов организмов от общего предка.

Например, разные подвиды вьюрков на Галапагосских островах, конечности наземных и водных млекопитающих, ротовые аппараты разных типов у насекомых

Рисунок 1. Дивергенция вьюрков

Конвергенция – независимое возникновение подобных признаков у организмов, неродственных друг другу, или у органов, имеющих в эмбриональном развитии различное происхождение, но выполняющих сходные функции.

Например, роющие конечности крота и медведки; колючки кактусов (видоизменённые листья), белой акации (прилистники) и боярышника (видоизменённые побеги); жабры рыб и жабры личинок стрекоз.

Рисунок 2. Конвергенция у водоплавающих (обтекаемая форма тела) и летающих (крылья) организмов

Параллелизм – процесс эволюционного развития в сходном направлении нескольких ранее дивергировавших групп.

Например, развитие саблезубости у кошачьих, появление ласт у китообразных и ластоногих, сходство млекопитающих тропических лесов, обитающих на разных континентах.

Изображение выглядит как укладывает, собака Автоматически созданное описание

Рисунок 3. Параллелизм в форме тела котика, тюленя и моржа

Коэволюция – совместная эволюция биологических видов, взаимодействующих в экосистеме. Изменения, затрагивающие особей одного вида, приводят к изменениям в других видах.

Например, динамика развития системы «растение – гусеницы, которые его поедают». Растение производит ядовитые для гусениц вещества, но определенные виды гусениц в ходе эволюции приобрели нечувствительность к растительным ядам; более того, они накапливают их в своем теле и сами становятся несъедобными для птиц.

Ещё один яркий пример коэволюции – совместная эволюция цветковых растений и их опылителей (коэволюция при мутуализме). Цветок некоторых растений устроен таким образом, что достать нектар может только один определённый вид.

Рисунок 4. Пример коэволюции – колибри и цветковые

Рисунок 5. Формы эволюционного процесса

Основные направления эволюции

Изучением направлений эволюции занимался русский биолог А. Н. Северцов. Учение о прогрессе в эволюции было в дальнейшем развито его учеником И. И. Шмальгаузеном.

К основным направлениям эволюции относятся:

1. Биологический прогресс.

2. Биологический регресс.

Биологический прогресс

Биологический прогресс – возрастание приспособленности организмов к окружающей среде (по А. Н. Северцову).

Критерии биологического прогресса:

  • увеличение численности;

  • повышение видового разнообразия (прогрессивная дифференциация);

  • расширение ареала.

Механизм биологического прогресса:

возникновение новых приспособлений снижает гибель особей → средний уровень численности вида возрастает → увеличивается плотность населения → обостряется внутривидовая конкуренция + возрастает приспособленность → расширяется ареал → вид заселяет новые территории и вынужден приспосабливаться к новым условиям → отдельные популяции приобретают разные признаки (дивергенция признаков) → происходит образование дочерних таксонов.

Общая причина биологического прогресса – результат успеха биологической группы в борьбе за существование.

По мнению А.Н. Северцова биологический прогресс может быть достигнут тремя путями:

1. Ароморфозом

2. Идиоадаптацией

3. Дегенерацией

Внимание! В первой части экзамена можно встретить большое количество заданий на сравнение понятий ароморфоз/идиоадаптация/дегенерация. Встречаются задания на соответствие примера и одного из путей достижения биологического прогресса.

Ароморфозы

Ароморфоз – прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов.

Именно путем ароморфозов возникают крупные таксономические группы – отряды, классы, отделы и т.д.

С ароморфозами прежде всего связаны эволюционные преобразования кровеносной, дыхательной, нервной и других систем органов, оказывающих непосредственное влияние на увеличение интенсивности обмена веществ и энергии.

Ароморфозы формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора и являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущества в борьбе за существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.

Идиоадаптации

Идиоадаптации – частные приспособления, не носящие принципиального характера, но позволяющие преуспеть в определенной среде обитания.

Повышения уровня организации при этом не происходит. Благодаря идиоадаптации образуются мелкие таксономические группы: виды, роды, семейства.

Виды идиоадаптаций:

1. по форме (жук-плавунец, обтекаемая форма у водных животных)

2. по окраске (см. подробнее “Результаты эволюции”)

3. по размножению (подбрасываемые кукушкой яиц в чужие гнёзда, забота о потомстве)

4. по передвижению (перепонки водоплавающих птиц, моржи, тюлени; трубчатые кости и киль у птиц).

5. приспособления к условиям окружающей среды (подкожный жир, линька и т. д.)

Дегенерация

Дегенерация – одно из направлений эволюционного процесса, связанное с упрощением организации, в том числе утратой органов и их систем.

В филогенезе А. Н. Северцов ввел понятия общей и частной дегенерации.

Общая дегенерация, по Северцову, связана с морфофизиологическим регрессом – упрощением организации. Происходит при переходе от активного образа жизни к более пассивному; к паразитическому и подземному образу жизни.

Так, малая подвижность и пассивный тип питания двустворчатых моллюсков привели к исчезновению головы, ленточные черви утратили пищеварительную систему.

Внимание! Не путайте морфофизиологический регресс и биологический регресс. Общая дегенерация – это путь достижения биологического прогресса.

При частной дегенерации у организмов в процессе их исторического развития редуцируются органы, имевшиеся у предков, например конечности у безногих ящериц, раковина у головоногих моллюсков. Причина редукции органов – отсутствие условий, необходимых для их развития и функционирования.

Внимание! Частная дегенерация – это пример идиоадаптации, не ведёт к снижению уровня организации.

Направления биологического прогресса

Биологический регресс

Биологический регресс – отставание темпов эволюции группы от скорости изменения внешней среды.

Регресс, как правило, ведёт к вымиранию видов. В последнее время виновником биологического регресса часто становится человек.

Критерии биологического регресса:

  • снижение численности особей

  • уменьшение видового разнообразия

  • сужение ареала

В состоянии биологического регресса в настоящее время находятся крупные млекопитающие, такие, как уссурийский тигр, гепард, белый медведь, и целые группы животных: китообразные, амфибии, человекообразные обезьяны (кроме людей).