Еволюція органічного світу.
Визначення еволюції.
Теорія еволюції.
Біологічний вигляд, його структура популяції.
Дія елементарних чинників населення.
В основі біологічної еволюції лежать процеси самовідтворення макромолекул та організмів.
Біологічна еволюція – незворотний та спрямований історичний розвиток живої природи.
Біологічна еволюція супроводжується:
Зміною генетичного складу популяції;
формування адаптацій;
Утворенням та вимиранням видів;
Перетворенням екосистем та біосфери в цілому.
Виникає відповідність організмів та зовнішнього середовища. Кожен може існувати і відтворювати собі подібних тільки в середовищі, що відповідає йому.
1809 - Жан Батист Ламарк зосередив увагу на прогресивному розвитку організмів.
Принципи еволюції (за Ламарком)
Існування в організмів внутрішнього прагнення самовдосконалення.
Здатність в організмів пристосовуватися обставин, тобто. довкілля.
Часті акти самозародження.
Передача у спадок набутих ознак і характеристик.
Важлива заслуга – 2 становище. Ламарк не зміг довести свою теорію, крім того були відсутні емпіричні факти, що підтверджують його думку. Пізніше виник неоламаркізм.
К.Рув'єрозвивав концепцію про виникнення органічного світу з неорганічного, про поступову природну зміну організмів, про формування різноманіття живих істот під впливом зміни зовнішніх умов, про спадковість та мінливість як основні властивості живих організмів.
Бекетов 1854 року проводив дослідження змін у рослин.
1858 рік - Дарвінзробив попереднє повідомлення про теорію в Ліннейському суспільстві. О.Уолресзробив такі висновки і написав лист Ч.Дарвіну, т.к. На момент написання рукопису Уолресом, Дарвін вже надрукував частину праць. Дарвін був першим, хто припустив теорію загальної еволюції, але він довів, що еволюція існує, крім того у природі існують рушійні сили еволюції.
24 листопада 1859 року було повністю видано роботу Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору».
Постулати теорії Дарвіна.
Навколишній світ не статичний, а постійно розвивається. Види безперервно змінюються, одні види виникають, інші вимирають.
Еволюційний процес відбувається поступово та безперервно. Еволюційний процес – це сукупність окремих стрибків чи раптових змін.
Подібні організми походять від загального предка і пов'язані узами кревності.
Теорія природного добору.
До 30-х років ХХ століття, коли виникла теорія синтетичної еволюції, було багато розбіжностей. Усі теорії можна розділити на 4 групи:
Моністичні;
Синтетичні;
Теорія уривчастої рівноваги;
Теорія нейтральних мутацій.
Моністичні теорії пояснюють еволюційні зміни дією одного чинника.
Ектогенетичні зміни викликаються безпосередньо середовищем.
Ендогенетичні – зміни контролюються внутрішніми силами, ламаркізм.
Випадкові події (випадковості) – спонтанні мутації, рекомбінації.
Природний відбір.
Синтетичні теорії пояснюють еволюційні зміни дією багатьох чинників.
Більшість теорій ламаркістського штибу;
Пізні погляди Ч.Дарвіна;
Ранній етап "сучасного синтезу";
Сучасний етап
1926 - Четвериков в «Експериментальної біології» видав статтю «Про деякі моменти еволюційного процесу з точки зору сучасної генетики». Пов'язав деякі факти Дарвіна.
1935р – І.І.Воронцов сформулював основні положення синтетичної теорії еволюції (11 постулатів).
Синтетична теорія еволюції.
Найменшою одиницею еволюції є місцева населення.
Основним чинником еволюції є відбір.
Еволюція має дивергентний характер (конвергентна, паралельна).
Еволюція носить поступовий поетапний характер (іноді стрибкоподібний).
Обмін алелями та потік генів відбувається тільки в межах одного біологічного виду.
Макроеволюція йде шляхом мікроеволюції.
Вигляд складається з безлічі підпорядкованих одиниць.
Поняття виду неприйнятне до форм, які мають статевого розмноження.
Еволюція складає основі мінливості (т.зв. тихогенез).
Таксон має монофілітичні здібності (походить від одного предка).
Еволюція непередбачувана.
Стало ясно, що елементарна одиниця еволюції не один організм, а населення. Встановлено, що причина еволюції – не окремий фактор, а взаємодія між багатьма факторами, що реалізуються внаслідок природного відбору.
Синтетична теорія еволюції приймається більшістю вчених. Усі положення лише на рівні мікроеволюції доведено, лише на рівні макроеволюції вони недостатньо підтверджені, тому створюються нові еволюційні теорії.
Крім синтетичної теорії цікава концепція уривчастої рівноваги. У еволюції чергуються періоди стабільності видів із короткими періодами бурхливого видоутворення. Поява раптових мутацій пов'язані з регуляторними генами. Однак у рослин регуляторні гени не виявлено.
Теорія нейтральних мутацій. Автори - Кінг, Кімура - 1970р. З'явилася після відкриття закономірностей у молекулярній біології. Основним фактором на молекулярному рівні є не природний відбір, а випадковості, що призводять до закріплення нейтральних або майже нейтральних мутацій. Відбуваються зміни у послідовності триплетів ДНК, відповідно змінюються білки. Зміни ДНК зумовлені випадковим дрейфом генів. Теорія не заперечує роль природного відбору, але вважає, що лише невелика частина змін ДНК є адаптивною. Більшість змін філогенетичного впливу не надають, вони не селективні, нейтральні і не мають жодної ролі на еволюцію. Теорія має докази: лейцин колірується 6 триплетами, причому кращих у різних видів тварин. Зміна триплету в даному випадку нічого не змінює, однак різні триплети у різних тварин виконують функцію «ключа».
Завацький – «Загальні ознаки біологічного виду».
чисельність;
тип організації/певний набір хромосом;
відтворення (у процесі розмноження вигляд зберігає себе);
дискретність (вигляд існує та еволюціонує як відокремлену освіту);
Екологічна визначеність.
Вигляд пристосований до певних умов, там і конкурентоспроможний;
географічна визначеність/ареал виду;
різноманіття форм - внутрішня структура виду - популяції;
історичність. Вид – система, здатна еволюційно розвиватися;
стійкість;
цілісність. Вид – племінна спільність, об'єднана певними адаптаціями та внутрішньовидовими відносинами.
Питання, що таке біологічний вид, не вирішено. Основні концепції:
Філософсько-логічна концепція;
біологічна концепція;
Морфологічні концепції.
Морфологічний критерій – додаток філософсько-логічної концепції до живих організмів. Види визначаються строго за наявністю у популяції певних ознак (Лінней, більшість дослідників природи і таксономістів XVIII – XIX ст.).
Біологічна концепція полягає в тому, що це види складаються з популяцій. Особи потенційно здатні до схрещування між собою, види існують реально, особи мають загальну генетичну програму, що склалася в процесі еволюції. Це репродуктивна спільнота, екологічна одиниця, генетична одиниця. Вигляд має генетичну замкнутість і репродуктивну ізольованість. У генетичній структурі відбито сутність виду. Для вигляду характерна генетична різноманітність.
Вид- Група морфологічно подібних організмів, що мають загальне походження і потенційно здатних до схрещування між собою в природних умовах.
Особи не завжди живуть між собою у близькому відношенні (безпосередньому сусідстві); вони мешкають у популяціях.
Ознаки популяції.
Населення – вільно схрещується група.
Панміксна група є репродуктивною одиницю.
Населення є екологічну одиницю. Особи генетично подібні за екологічними вимогами.
Населення– група особин одного виду, які досить довго населяють певну територію, вільно схрещуються між собою в природних умовах і дають плідне потомство.
Розмір популяції нестабільна. Реальні популяції різні формою і числу особин.
Структура населення.
Просторова конфігурація;
Система розмноження;
Швидкість міграції.
Залежно від просторової конфігурації виділяють:
Великі безперервні популяції (десятки та сотні кілометрів).
Дрібні колоніальні популяції (відповідають острівному типу).
У системі розмноження великі діапазони значень.
Аутогамні популяції – розмножуються шляхом самозапліднення.
Аллогамні популяції – розмножуються шляхом перехресного запліднення.
У аутогамних – переважають гомозиготні організми, частка гетерозигот мала.
Аллогамні популяції характерні для всіх тварин та деяких рослин. Склад алелів визначається мутаціями і, здебільшого, рекомбінаціями генів. Т.к. потомство відбувається завдяки схрещуванню, частка гетерозигот велика. Числа генотипів досягають значень, притаманних закону Харді – Вайнберга. Поки що фактори еволюції не подіють, співвідношення зберігаються. Чинники мікроеволюції викликають хромосомні аберації, мутації та інші зміни – це головний чинник еволюції.
Чинники еволюції.
Мутаційний процес.
Потік генів.
Дрейф генів.
Природний відбір.
Мутаційний процес та потік генів створюють мінливість. Дрейф генів та природний відбір її сортують, працюють над нею та визначають її долю.
Мутаційний процес. Кожен мутантний аллель вперше з'являється дуже рідко. Якщо він нейтральний – відбувається елімінування. Якщо корисний – накопичується у популяції.
Потік генів. Новий ген може виявитися тільки в результаті мутації, але популяція може його отримати при імміграції носія даного гена з іншої популяції. Потік генів – перенесення генів із однієї популяції до іншої. Потік генів вважатимуться запізнюючим ефектом еволюційного процесу. Носії потоку генів різні.
Природний відбір складається з різних процесів:
Рухаючий (спрямований, прогресивний) добір – встановлений Ч.Дарвіном.
Стабілізуючий.
Дизруптивний (розривний) Мауер.
Рухомий відбір– спрямований відбір, у якому населення змінюється разом із середовищем проживання. Виникає при поступовій зміні популяції разом із середовищем.
Стабілізуючий відбір– відбір, що виникає, коли середовище не змінюється, населення добре адаптована, елімінуються крайній форми, чисельність зростає.
Дизруптивний відбір– відбір, у якому відбувається елімінування середніх форм, а зберігаються крайні варіанти. Генетичний поліморфізм. Чим поліморфніша популяція, тим легше йде процес видоутворення.
Дрейф генів. Виконання закону Харді - Вайнберга можливе лише в ідеальних популяціях. У малих популяціях є відхилення від цього розподілу. Випадкові зміни генотипів і частот алелів під час переходу з одного покоління до іншого покоління – дрейф генів, який уражає малої популяції.
популяційна система складається із низки ізольованих колоній;
популяція має великий розмір, потім скорочується і знову відновлюється за рахунок особин, що вижили;
Велика популяція дає початок кільком колоніям. Особи – родоначальниці утворюють колонії.
Теорія еволюції органічного світу
Реферат >> БіологіяСтановлення ідеї еволюції органічного світуістотну роль відіграла систематика - біологічнанаука... у статевих клітинах матеріальних структур, що визначають розвиток зародка та... популяційно-генетичних досліджень, яка була реалізована його ...
Біологічнакарта світу
Реферат >> Біологія... еволюції органічного світуістотну роль зіграла систематика - біологічна... матеріальних структур, ... видівдо ідеї еволюції, історичного розвитку видівпередбачав, по-перше, розгляд процесу освіти видівв його ... популяційніхвилі...
Теорія еволюції (4)
Шпаргалка >> БіологіяЗакономірність еволюції органічного світу. Теорія... виглядта можливості йогоподальшої еволюції. З появою людини як соціальної істоти біологічніфактори
7.2.1. Докази еволюції органічного світу
Докази еволюції - свідчення спільності походження всіх організмів від єдиних предків, змінності видів та виникнення одних видів від інших
Докази еволюції поділяють на групи.
1. Цитологічні. Усі організми (крім вірусів) складаються з клітин, які мають загальну будову та функції.
2. Біохімічні. Усі організми складаються з однакових хімічних речовин: білків, нуклеїнових кислот тощо.
3. Порівняльно-анатомічні:
єдність будови організмів у межах типу, класу, роду тощо. Наприклад, для всіх представників класу ссавців характерні високорозвинена кора великих півкуль переднього мозку, внутрішньоутробний розвиток, вирощування дитинчат молоком, волосяний покрив, чотирикамерне серце та повний поділ артеріальної та венозної крові, теплокровність, легкі альвеолярні будови:
гомологічні органи - органи, мають єдине походження незалежно від виконуваних функцій. Наприклад, кінцівки хребетних, видозміни кореня, стебла та листя у рослин;
рудименти - залишки наявних у предків органів (ознак). Наприклад, людина має такі рудименти, як куприк, червоподібний відросток (апендикс), третя повіка, зуби мудрості, м'язи, що рухають вушну раковину, та ін;
Атавізми - раптова поява в окремих особин органів (ознак) їх предків. Наприклад, народження людей з хвостом, густим волосяним покривом тіла, додатковими сосками, сильно розвиненими іклами та ін.
4. Ембріологічні докази. До них відносять: подібність гаметогенезу, наявність у розвитку одноклітинної стадії - зиготи; подібність зародків на ранніх етапах розвитку; зв'язок між онтогенезом та філогенезом.
Зародки організмів багатьох систематичних груп подібні між собою, причому чим ближче організми, тим до пізнішої стадії розвитку зародка зберігається ця подібність (рис. 7.8). На основі цих спостережень Е. Геккель та Ф. Мюллер сформулювали біогенетичний закон - кожна особина на ранніх стадіях онтогенезу повторює деякі основні риси будови своїх предків. Таким чином, онтогенез (індивідуальний розвиток) є коротким повторенням філогенезу (еволюційного розвитку).
6. Реліктові докази. В даний час існують нащадки перехідних форм (рис. 7.11), наприклад, кістепера риба латимерія - нащадок перехідної форми між рибами та земноводними, гаттерію - нащадок перехідної форми між земноводними та плазунами; качконіс - нащадок перехідної форми між плазунами та ссавцями
7. Біогеографічні докази. Подібність і відмінність організмів, що у різних біогеографічних зонах. Наприклад, сумчасті ссавці збереглися лише Австралії.
7.2.2. Походження життя
Розвиток поглядів походження життя. З давніх-давен і до цього дня людство шукає відповідь на питання про походження життя на Землі. Раніше вважали, що можливе самозародження життя з неживої матерії. На думку вчених Середньовіччя, риби могли зароджуватися з мулу, черв'яки - з ґрунту, миші - з брудних ганчір, мухи - з гнилого
м'яса. У XVII ст. італійський вчений Ф. Реді провів оригінальний експеримент: він помістив шматочки м'яса у скляні судини, частину їх залишив відкритими, а частину прикрив кисеєю. Личинки мух з'явилися лише у відкритих судинах (рис. 7.12). У ХІХ ст. французький мікробіолог Л. Пастер помістив простерилізований бульйон у колбу з довгим вузьким шийкою Б-подібної форми. Бактерії та інші організми, що знаходяться в повітрі, осідали під дією сили тяжіння в нижній вигнутій частині шийки і не досягали бульйону, тоді як повітря надходило в саму колбу (рис. 7.13).
 |
Ці та інші подібні досліди переконливо доводили, що у сучасну епоху живі організми походять лише з інших живих організмів. Неможливість самозародження життя з неживого назвали принципом Реді. У результаті закономірне питання походження перших живих організмів.
Різноманітність підходів до питання походження життя. З питання походження життя так само, як і щодо сутності життя, серед вчених немає єдиної думки. Існує кілька підходів до вирішення питання про походження життя, що тісно переплітаються між собою. Класифікувати їх можна в такий спосіб.
1) за принципом, що ідея, розум первинні, а матерія вторинна (ідеалістичні гіпотези) або матерія первинна, а ідея, розум вторинні (матеріалістичні гіпотези);
2) за принципом, що життя існувало завжди і існуватиме вічно (гіпотези стаціонарного стану) або життя виникає на певному етапі розвитку світу;
3) за принципом, що живе тільки від живого (гіпотези біогенезу) або можливе самозародження живого з неживого (гіпотези абіогенезу)",
4) за принципом, що життя виникло на Землі або було занесено з космосу (гіпотези панспермії).
Розглянемо найбільш значущі гіпотези.
креаціонізм. Згідно з цією гіпотезою життя було створене Творцем. Творець – це Бог, Ідея, Вищий розум чи ін.
Пшотеза стаціонарного стану. Життя, як і сам Всесвіт, існувало завжди і існуватиме вічно, бо не має початку не має і кінця. Водночас існування окремих тіл та утворень (зірок, планет, організмів) обмежене у часі: вони виникають, народжуються та гинуть. Нині ця гіпотеза має здебільшого історичне значення, оскільки загальновизнаною є «теорія Великого вибуху», за якою Всесвіт існує обмежений час; вона утворилася з однієї точки близько 15 млрд. років тому.
Пшотеза панспермії. Життя було занесено на Землю з космосу і прижилося тут після того, як на Землі склалися сприятливі для цього умови. Це припущення висловив німецький вчений Г. Ріхюр у 1865 р., остаточно сформулював шведський вчений С. Арреніус у 1895 р. про те, як виникло життя в космосі через об'єктивні труднощі відсувається на невизначений час. Вона могла бути створена Творцем, існувати завжди або виникнути з неживої матерії. Останнім часом серед учених з'являється дедалі більше прихильників гіпотези панспермії.
Пшотеза абіогенезу (самозародження живого з неживого та подальшої біохімічної еволюції). У 1924 р. російський біохімік А. І. Опарін, а пізніше 1929 р. англійський вчений Дж. Холдейн висловили припущення, що живе виникло на Землі з неживої матерії в результаті хімічної еволюції - складних хімічних перетворень молекул. Цій події сприяли умови, що склалися на Землі.
Згідно з цією гіпотезою в процесі становлення життя на Землі можна виділити чотири етапи.
1) синтез низькомолекулярних органічних сполук із газів первинної атмосфери;
2) полімеризація мономерів з утворенням ланцюгів білків та нуклеїнових кислот;
3) утворення фазово-відокремлених систем органічних речовин, відокремлених від довкілля мембранами;
4) виникнення найпростіших клітин, що володіють властивостями живого, у тому числі репродуктивним апаратом, що здійснює
дачу дочірнім клітинам усіх хімічних та метаболічних властивостей батьківських клітин.
Перші три етапи відносять до періоду хімічної еволюції, з четвертого – починається біологічна еволюція.
 |
Уявлення про можливість хімічної еволюції речовини підтверджені низкою модельних експериментів. У 1953 р. американський хімік С. Міллер і фізик Г. Юрі в лабораторних умовах імітували склад первинної атмосфери Землі, що складалася з метану, аміаку і парів води, і, впливаючи на неї іскровим розрядом, отримали прості органічні речовини - амінокислоти ін (рис. 7.14). Тим самим було доведено принципову можливість абіогенного синтезу органічних сполук (але не живих організмів) з неорганічних речовин
Таким чином, органічні речовини могли створюватися у первинному океані із простих неорганічних сполук. Внаслідок накопичення в океані органічних речовин утворився так званий «первинний бульйон». Потім, об'єднуючись, білки та інші органічні молекули утворили краплі коацерватів, які були прообразом
клітини Краплі коацерватів піддавалися природному відбору і еволюціонували. Перші організми були гетеротрофними. У міру витрачання запасів «первинного бульйону» виникли автотрофи.
Слід зазначити, що з погляду теорії ймовірності, ймовірність синтезу надскладних біомолекул за умови випадкових сполук їх складових частин вкрай низька.
В.І. Вернадський про походження та сутність життя та біосфери. В.І. Вернадський виклав свої погляди про походження життя у наступних тезах.
1. Початку життя у тому космосі, що ми спостерігаємо, був, оскільки був початку цього космосу. Життя вічне, оскільки вічний космос, і завжди передавалося шляхом біогенезу.
2. Життя, споконвічно притаманна Всесвіту, стало новим Землі, його зародки приносилися ззовні постійно, але зміцнилися Землі лише за сприятливих при цьому можливостях.
3. Життя Землі було завжди. Час існування планети - це лише час існування у ньому життя. Життя геологічно (планетарно) вічне. Вік планети невизначений.
4. Життя ніколи не було чимось випадковим, що тулиться в якихось окремих оазах. Вона була поширена всюди і жива речовина існувало в образі біосфери.
5. Найдавніші форми життя – дробянки – здатні виконувати всі функції у біосфері. Отже, можлива біосфера, що складається з одних прокаріотів. Ймовірно, що такою вона була в минулому.
6. Жива речовина не могла походити від закісної. Між цими двома станами матерії немає жодних проміжних щаблів. Навпаки, внаслідок дії життя відбувалася еволюція земної кори.
Таким чином, необхідно визнати, що до теперішнього часу жодна з існуючих гіпотез про походження життя прямими доказами не має, і сучасна наука не має однозначної відповіді на питання про походження життя.
7.2.3. Коротка історія розвитку органічного світу
Вік Землі близько 4,6 млрд. років. Життя на Землі виникло в океані понад 3,5 млрд. років тому.
Коротка історія розвитку органічного світу наведена у табл. 7.2. Філогенез основних груп організмів відбито на рис. 7.15. Органічний світ минулих епох відтворено на рис. 7.16-7.21.
Геохронологічна шкала та історія розвитку живих організмів
|
| Епоха, вік, млн років | Клімат та геологічні процеси | Світ тварин | Світ рослин | Найважливіші ароморфози | |
| Мезозойська, 240 | археоптерикс; вимирають стародавні хрящові риби | голонасінні | |||
| Тріасовий | Послаблення кліматичної зональності Початок руху материків | Переважають земноводні, головоногі молюски, травоїдні та хижі плазуни; з'являються костисті риби, яйцекладні та сумчасті ссавці | Переважають стародавні голонасінні; з'являються сучасні голонасінні, вимирають насінні папороті | Поява чотирикамерного серця; повний поділ артеріального та венозного кровотоку, поява теплокровності, поява молочних залоз | |
| Палеозою | Пермський (перм), 50±10 | Різка зональність клімату, завершення гороосвітніх процесів | ГЪспоживають морські безхребетні, акули; швидко розвиваються плазуни та комахи; виникають звірозубі та травоїдні плазуни; вимирають стегоцефали та трилобіти | Багата флора насіннєвих та трав'янистих папоротей; з'являються стародавні голонасінні; вимирають деревоподібні хвощі, плауни та папороті | Утворення пилкової трубки та насіння |
| Карбонський (карбон), б5±10 | Розповсюдження лісових боліт. Поступово вологий ті- | Домінують земноводні, молюски, акули, риби, що дихають, з'являються і | Велика кількість деревоподібних | Поява внутрішнього запліднення 1 по- |
| Епоха, вік, млн років | Період, тривалість, млн років | Клімат та геологічні процеси | Світ тварин | Світ рослин | Найважливіші ароморфози |
| Плий клімат змінюється в кінці періоду посушливим | швидко розвиваються крилаті форми комах, павуки, скорпіони, виникають перші плазуни; помітно зменшуються трилобіти та стегоцефали | папоротьподібних, що утворюють «кам'яновугільні ліси», виникають насінні папороті, зникають лсилофіти | явище щільних оболонок яйця; ороговіння шкіри | ||
| Девонський (девон). | Зміна сухих та дощових сезонів, заледеніння на території сучасних Південної Африки та Америки | Переважають панцирні, молюски, трилобіти, корали; з'являються кистелері, дводихають і променепері риби, стегоцефали | Багата флора л сил офітів, з'являються мохи, папоротеподібні, гриби | Розчленування тіла рослин на органи; перетворення плавців на наземні кінцівки; поява органів повітряного дихання | |
| Силурійська | Спочатку сухий, потім вологий клімат, гороутворення | Багата фауна трилобітів, молюсків, ракоподібних, коралів, з'являються панцирні риби, перші наземні безхребетні: багатоніжки, скорпіони, безкрилі комахи | Велика кількість водоростей; рослини виходять на сушу - з'являються ПС іл офіти | Диференціювання тіла рослин на тканини, поділ тіла тварин на відділи, утворення щелеп та поясів кінцівок у хребетних |
| Епоха, вік, млн років | Період, тривалість, млн років | Клімат та геологічні процеси | Світ тварин | Світ рослин | Найважливіші ароморфози |
| Палеозою | Ордовицький (ордовик), \55±10 | Кембрійський) (Кембрій), I 80±20) | Зледеніння змінюється помірно вологим, потім сухим кліматом. Більшість суші зайнята морем, гороутворення. | Переважають губки, кишковопорожнинні, черв'яки, голкошкірі, трилобіти; з'являються безщелепні хребетні (щиткові), молюски | Процвітання всіх відділів водоростей | |
| Протеро | Поверхня планети – гола пустеля. Часті заледеніння, активне утворення гірських порід | Широко поширені найпростіші; з'являються всі типи безхребетних, голкошкірих: первинні хордові – підтип Безчерепні | Широко поширені бактерії, синьо-зелені та зелені водорості; з'являються червоні водорості | Поява двосторонньої симетрії | |
| Архейська, 3 500 (3 800) | Активна вулканічна діяльність Анаеробні умови життя у мілководді | Виникнення життя, прокаріоти (бактерії, синьо-зелені водорості), еукаріоти (зелені водорості, найпростіші), примітивні багатоклітинні | Поява фотосинтезу, аеробного дихання, еукаріотичних клітин, статевого процесу, багатоклітинне™ | ||
Історію розвитку життя Землі вивчають по викопним останкам організмів чи слідам їх життєдіяльності. Вони зустрічаються у гірських породах різного віку.
Геохронологічна шкала історії розвитку органічного світу Землі включає ери та періоди (див. табл. 7.2). Вирізняють такі ери: архейська (архей) - ера найдавнішого життя, протерозойська (протерозою) - ера первинного життя, палеозойська (палеозою) - ера древнього життя, мезозойська (мезозою) - ера середнього життя, кайнозойська (кайнозою) - ера нового життя. Назви періодів утворені або від назв місцевостей, де вперше були знайдені відповідні відкладення (місто Перм, графство Девон), або від процесів, що відбувалися на той час (у вугільний період - карбон - відбувалася закладка відкладів кам'яного вугілля, в крейдяній - крейди і т.д. .).
Архейська ера (ера найдавнішого життя: 3500 (3800 2600 млн років тому). Перші живі організми на Землі з'явилися за різними даними 3,8-3,2 млрд років тому. Це були прокаріотичні гетеротрофні анаероби (доядерні, що харчуються готовими органічними речовинами, вони жили в первинному океані і харчувалися розчиненими у його воді органічними речовинами, створеними абіогенно з неорганічних речовин під дією енергії ультрафіолетових променів Сонця та грозових розрядів.
Атмосфера Землі складалася переважно С0 2 , СО, Н 2 , N7, водяної пари, невеликих кількостей N113, Н 2 5, СН 4 і майже не містила вільного кисню 0 2 . Відсутність вільного кисню забезпечила можливість накопичення в океані абіогенно створених органічних речовин, інакше вони відразу розщеплювалися б киснем.
Перші гетеротрофи здійснювали окислення органічних речовин анаеробно – без участі кисню шляхом бродіння. При бродінні органічні речовини розщеплюються в повному обсязі, і енергії утворюється небагато. Тому еволюція на ранніх етапах розвитку життя йшла дуже повільно.
З часом гетеротрофи сильно розмножилися і їм стало бракувати абіогенно створеної органічної речовини. Тоді з'явилися прокаріотичні автотрофні анаероби. Вони могли синтезувати органічні речовини з неорганічних самостійно спочатку за допомогою хемосинтезу, а потім – фотосинтезу.
Першим був анаеробний фотосинтез, який не супроводжувався виділенням кисню:
6С0 2 + 12Н 2 5 -> С (Н 12 0 6 + 125 + 6 Н,0
Потім з'явився аеробний фотосинтез:
6С0 2 + 6Н 2 0 -> СбН, 2 0 6 + 60,
Аеробний фотосинтез був характерний для істот, схожих на сучасні ціанобактерії.
Вільний кисень, що виділяється при фотосинтезі, став окислювати розчинені у воді океану двовалентне залізо, з'єднання сірки н марганцю. Ці речовини перетворювалися на нерозчинні форми і осідали на дні океану, де утворили поклади залізних, сірчаних і марганцевих руд, які в даний час використовує людина.
Окислення розчинених в океані речовин відбувалося протягом сотень мільйонів років, і тільки коли їх запаси в океані були вичерпані, кисень почав накопичуватися у воді та дифундувати в атмосферу.
Необхідно відзначити, що обов'язковою умовою накопичення в океані та атмосфері кисню було поховання певної частини синтезованої організмами органічної речовини на дні океану. В іншому випадку, якби вся органіка розщеплювалася за участю кисню, його надлишків не залишалося б і кисень не зміг би накопичуватися. Тіло організмів, що не розклалися, осідали на дні океану, де утворили поклади викопного палива - нафти і газу.
Нагромадження в океані вільного кисню уможливило появу автотрофних і гетеротрофних аеробів.
Оскільки при аеробних процесах почало виділятися набагато більше енергії, еволюція організмів значно прискорилася.
В результаті симбіозу різних прокаріотів з'явилися перші еукаріоти (ядерні).
В результаті еволюції еукаріотів виник статевий процес - обмін організмів генетичним матеріалом - ДНК. Завдяки статевому процесу еволюція пішла ще швидше, оскільки до мутаційної мінливості додалася комбінативна.
Спочатку еукаріоти були одноклітинними, а потім з'явилися перші багатоклітинні організми. Перехід до багатоклітинних у рослин, тварин і грибів відбувся незалежно один від одного.
Багатоклітинні організми отримали низку переваг у порівнянні з одноклітинними:
1) велику тривалість онтогенезу, оскільки під час індивідуального розвитку організму відбувається заміщення одних клітин іншими;
2) численне потомство, оскільки розмноження організму може виділити більше клітин;
3) значні розміри та різноманітна будова тіла, що забезпечує більшу стійкість до зовнішніх факторів середовища за рахунок стабільності внутрішнього середовища ор1анізму.
Вчені не мають єдиної думки щодо питання, коли виникли статевий процес і багатоклітинність - в архейську або протерозойську еру.
Протерозойська ера (ера первинного життя: 2600-570 млн років тому). Поява багатоклітинних ще більше прискорила еволюцію і за відносно короткий період (в геологічному масштабі часу) з'явилися різні види живих організмів, пристосовані до різних умов існування. Нові форми життя займали і формували нові екологічні ніші в різних областях і глибинах океану. У породах віком 580 млн. років вже є відбитки істот із твердими скелетами і тому вивчати еволюцію з цього періоду набагато легше. Тверді скелети є опорою для тіл організмів і сприяють збільшенню їх розмірів.
До кінця протерозойської ери (570 млн років тому) склалася система продуценти-консументи і сформувався киснево-вуглецевий біогеохімічний кругообіг речовин.
Палеозойська ера (ера стародавнього життя: 570-240 млн років тому).
У перший період палеозойської ери – кембрійський (570-505 млн років тому) – стався так званий «еволюційний вибух»: за короткий час утворилися майже всі відомі нині типи тварин. Весь попередній період еволюційний час отримав назву докембрій, або криптозою («ера прихованого життя») - це 7 /jj історії Землі. Час після кембрію назвали фане-розої («ерою явного життя»).
Оскільки кисню утворювалося дедалі більше, атмосфера поступово набувала окисних властивостей. Коли концентрація 02 в атмосфері досягла lOfS? від сучасного рівня (на межі силуру та девону), на висоті 20-25 км в атмосфері почав утворюватися озоновий шар. Він формувався з молекул 0 2 під дією енергії ультрафіолетових променів Сонця:
про 2 + про -> о,
Молекули озону (0 3) мають здатність відбивати ультрафіолетові промені. В результаті озоновий екран став зашитий живих організмів від згубних для них у великих дозах ультрафіолетових променів. До цього зашитою служила вола. Тепер життя отримало можливість вийти з океану на сушу.
Вихід живих істот на сушу почався в кембрійському періоді: першими на неї вийшли бактерії, а потім гриби та нижчі рослини. В результаті на суші утворився ґрунт і в силурійський період (435-400 млн років тому) на суші з'явилися перші судинні рослини – псилофіти. Вихід на сушу сприяв появі у рослин тканин (покривних, провідних, механічних та ін.) та органів (кореня, стебла, листя). Внаслідок цього з'явилися вищі рослини. Першими сухопутними тваринами стали членистоногі, що походять від морських ракоскорпіонів.
У цей час у морському середовищі еволюціонували хордові: від безхребетних хордових походять хребетні риби, а в девоні від кистеперих риб – амфібії. Вони панували на суші 75 млн. років і були представлені дуже великими формами. У пермський період, коли клімат став холоднішим і посушливішим, перевагу над амфібіями отримали рептилії.
Мезозойська ера (ера середнього життя: 240-66 млн ліг тому). У мезозойській ері-«ера динозаврів» рептилії досягли свого розквіту (утворилися їхні численні форми) та занепаду. У тріасі з'явилися крокодили та черепахи, а від звірозубих рептилій стався клас Ссавці. Протягом усієї мезозойської ери ссавці були дрібними і не були поширені. Наприкінці крейдяного періоду настало похолодання та відбулося масове вимирання рептилій, остаточні причини якого до кінця не з'ясовано. У крейдяному періоді з'явилися покритонасінні (квіткові).
Кайнозойська ера (ера нового життя: 66 млн років тому - нині). У кайнозойской ері широко поширилися ссавці, птахи, членистоногі, квіткові рослини. З'явився чоловік.
Нині діяльність людини стала важливим чинником розвитку біосфери.
Аж до кінця XVII ст. більшість європейців вважали, що у природі все перебуває незмінним від часу створення, що це види рослин і тварини досі такі, якими їх створив Бог. Однак у XVIII ст. нові наукові дані змусили засумніватися у цьому. Люди стали знаходити підтвердження того, що види рослин та тварин змінюються протягом тривалих періодів часу. Цей процес називається еволюцією.
Перші теорії еволюції
Жан-Батіст де Моне (1744-1829), шевальє де Ламарк, народився у Франції. Він був одинадцятою дитиною в збіднілій аристократичній родині. Ламарк прожив важке життя, помер жебраком, його праці забулися. У 16 років він вступив до армії, але незабаром пішов у відставку через слабке здоров'я. Потреба змусила його працювати в банку, замість займатися улюбленою справою - медициною.
Королівський ботанік
У вільний час Ламарк вивчав рослини і придбав у цьому настільки великі знання, що у 1781 року його призначили головним ботаніком французького короля. Через десять років після Ламарка обрали професором зоології Музею природної історії в Парижі. Тут він виступав із лекціями, влаштовував виставки. Помітивши різницю між скам'янілостями і сучасними видами тварин, Ламарк дійшов висновку, що й ознаки тварин і рослин не незмінні, навпаки, змінюються від покоління до покоління. Цей висновок йому підказали не лише скам'янілості, а й геологічні свідчення про зміни ландшафту за довгі мільйони років.
Ламарк дійшов висновку, що протягом життя особливості тварини можуть змінюватись в залежності від зовнішніх умов. Він довів, що ці зміни передаються у спадок. Так, шия жирафа могла подовжитися протягом його життя через те, що йому доводилося тягнутися за листям дерев, і ця зміна перейшла до його потомства. У наші дні ця теорія визнана помилковою, хоча її використані в теорії еволюції Дарвіна і Уоллеса, що з'явилася через 50 років.
Експедиція до Південної Америки
Чарлз Дарвін (1809-1882) народився Шрюсбері в Англії. Він був сином лікаря. Закінчивши школу, Дарвін поїхав вивчати медицину в Единбурзький університет, але незабаром розчарувався в цьому предметі і, на вимогу батька, поїхав до Кембриджського університету, щоб готуватися до сану священика. І хоча підготовка йшла успішно, Дарвін знову розчарувався в майбутній кар'єрі. У той же час він захопився ботанікою та ентомологією (наукою про комах). У 1831 р. професор ботаніки Джон Хенслоу помітив здібності Дарвіна і запропонував йому місце натураліста в експедиції до Південної Америки. Перед відплиттям Дарвін прочитав праці геолога Чарлза Лайеля (див. статтю «Реал»). Вони вразили молодого вченого та вплинули на його власні погляди.
Відкриття Дарвіна
Експедиція відпливла на кораблі «Бігл» та тривала 5 років. За цей час дослідники відвідали Бразилію, Аргентину, Чилі, Перу та Галапагоські острови – десять скелястих острівців біля узбережжя Еквадору в Тихому океані, на кожному з яких існує своя фауна. У цій експедиції Дарвін зібрав величезну колекцію гірських порід скам'янілостей, склав гербарії та колекцію опудал тварин. Він вів докладний щоденник експедиції і згодом скористався багатьма матеріалами, зробленими на Галапагоських островах, викладаючи свою теорію еволюції.
У жовтні 1836 р. "Бігл" повернувся до Англії. Наступні 20 років Дарвін присвятив обробці зібраних матеріалів. У 1858 р. він отримав рукопис Альфреда Уоллеса (1823-1913) з дуже близькими йому ідеями. І хоча обидва натуралісти виступили співавторами, роль Дарвіна у висуванні нової теорії набагато значніша. В 1859 Дарвін опублікував книгу «Походження видів шляхом природного відбору», в якій виклав теорію еволюції. Книга мала величезний успіх і наробила багато галасу, оскільки суперечила традиційним уявленням про виникнення життя Землі. Однією з найсміливіших думок було твердження, що еволюція тривала багато мільйонів років. Це суперечило вченню Біблії про те, що світ був створений за 6 днів і відтоді незмінний. У наші дні більшість вчених використовують модернізований варіант теорії Дарвіна пояснення змін у живих організмах. Деякі ж відкидають його теорію з релігійних мотивів.
Природний відбір
Дарвін відкрив, що організми борються один з одним за їжу та довкілля. Він зауважив, що навіть у межах одного виду є особини з особливими ознаками, які збільшують шанси на виживання. Нащадки таких особин успадковують ці ознаки, і вони поступово стають загальними. Особи, які не мають цих ознак, вимирають. Так, через багато поколінь весь вид набуває корисних ознак. Цей процес називають природним відбором. Подивимося, наприклад, як пристосовувався до змін довкілля метелик. Спочатку всі метелики мали сріблясте забарвлення і були непомітними на гілках дерев. Але ось дерева потемніли від диму - і метелики стали помітнішими, їх активніше поїдали птахи. Виживали ж метелики, пофарбовані темніше. Це темне забарвлення перейшло до їхнього потомства і згодом поширилося на весь вигляд.
Роль праць Ч. Дарвіна у створенні наукової еволюційної теорії
До середини ХІХ ст. виникли об'єктивні умови створення наукової еволюційної теорії. Вони зводяться до наступного.
1. До цього часу в біології накопичилося багато фактичного матеріалу, що доводить здатність організмів до змін, і було створено першу еволюційну теорію.
2. Вчинено всі найважливіші географічні відкриття, у результаті більш-менш докладно описані найважливіші представники органічного світу; виявлено велику різноманітність видів тварин та рослин, виявлено деякі проміжні форми організмів.
3. Бурхливий розвиток капіталізму вимагало вивчення джерел сировини (у тому числі й біологічної) та ринків збуту, що активізувало розвиток біологічних досліджень.
4. Досягнуто великих успіхів у селекції рослин і тварин, що сприяло виявленню причин мінливості та закріплення ознак у організмів.
5. Інтенсивна розробка корисних копалин дозволила виявити цвинтарі доісторичних тварин, відбитки древніх рослин та тварин, що підтверджувало еволюційні ідеї.
Творцем основ наукової еволюційної теорії став Чарльз Дарвін (1809–1882). Її основні положення були опубліковані в 1859 р. у книзі «Походження видів шляхом природного відбору, або збереження сприятливих рас у боротьбі життя». Ч. Дарвін продовжував роботу з розвитку еволюційної теорії та опублікував книги «Зміна свійських тварин і культурних рослин» (1868) та «Походження людини та статевий добір» (1871). Еволюційна теорія постійно розвивається, доповнюється, та її основи було викладено у названих книгах.
Створенню теорії Дарвіна сприяли ситуація, що склалася в біології на момент початку наукової діяльності вченого, те, що він жив у найрозвиненішій (у той період) капіталістичній країні - Англії, можливість здійснювати подорожі (Ч. Дарвін здійснив кругосвітню подорож на кораблі «Бігль») , а також особисті якості вченого.
Під час розробки наукової еволюційної теорії Ч. Дарвін створив своє визначення «вигляд», висунув нові принципи систематизації органічного світу, які перебувають у знаходженні родинних (генетичних) зв'язків, які виникли з допомогою однакового походження всього органічного світу; дав визначення еволюції як здатності видів до повільного, поступового розвитку у процесі свого історичного існування. Він правильно розкрив причину еволюції, яка полягає у прояві спадкової мінливості, а також правильно розкрив фактори (рушійні сили) еволюції, що включають природний відбір та боротьбу за існування, через яку і реалізується природний відбір.
Теорія еволюції органічного світу, розроблена у працях Ч. Дарвіна, стала фундаментом до створення сучасної синтетичної еволюційної теорії.
Синтетична теорія еволюції органічного світу – це сукупність науково обґрунтованих положень та принципів, що пояснюють виникнення сучасного органічного світу Землі. При розробці цієї теорії були використані результати досліджень у галузі генетики, селекції, молекулярної біології та інших біологічних наук, отримані у другій половині ХІХ і протягом ХХ століття.
Карл Лінней та роль його робіт у становленні еволюційної теорії
Людину завжди цікавило, звідки виник такий прекрасний світ тварин і рослин, чи завжди він був таким, як зараз, чи змінюються організми, що існують у природі. Очима одного покоління важко, а часом і неможливо виявити значні зміни в навколишньому світі, тому у людини спочатку сформувалося уявлення про незмінність навколишнього світу, особливо світу тварин (фауни) та рослин (флори).
Уявлення про незмінність органічного світу називаються метафізичними, а людей (зокрема і вчених), які розділяють ці погляди, називають метафізиками.
Найзатятіші метафізики, які вважають, що все живе створене Богом і не змінюється з дня створення, називаються креаціоністами, а псевдовчення про божественне творіння живого та його незмінності - креаціонізмом. Це вкрай реакційне вчення, воно гальмує розвиток науки, заважає нормальній діяльності як у розвитку цивілізації, і у звичайному житті.
Креаціонізм був поширений в середні віки, але і в даний час цього вчення дотримуються віруючі люди та церковні діячі, щоправда, і тепер церква визнає змінність живого і вважає, що тільки душа була створена Богом.
У міру накопичення знань про природу, систематизації знань було виявлено, що світ змінюваний і це надалі призвело до створення та розробки еволюційної теорії.
Видатним ученим-біологом, який був метафізиком і креаціоністом, але своїми роботами підготував можливість розробки еволюційної теорії, був шведський дослідник природи Карл Лінней (1707-1778).
К. Лінней створив найдосконалішу штучну систему органічного світу. Вона була штучною тому, що в її основу Лінней поклав ознаки, які часто не відображали спорідненість між організмами (що на той час було і неможливо через неповноту знань про організми). Так, він відніс бузок і запашний колос (рослини абсолютно різних класів і сімейств) в одну групу тому, що обидві ці рослини мають по дві тичинки (запашний колосок відноситься до класу однодольних, сімейство злакових, а бузок - до класу дводольних, сімейство олійних) .
Система, запропонована К. Ліннеєм, була практичною, зручною. У ній застосовувалася бінарна номенклатура, яку запровадив Лінней і яка використовується і нині через свою раціональність. У цій системі найвищим таксоном був клас. Рослини поділялися на 24 класи, а тварини - на шість. Науковим подвигом К. Ліннея було включення людини в царство Тварини, що під час нероздільного панування релігії було далеко не безпечним для вченого. Значення системи К.Ліннея для подальшого розвитку біології полягає в наступному:
1) вона створила основи для наукової систематизації, тому що в ній було чітко видно, що між організаціями існує взаємозв'язок та споріднені взаємини;
2) ця система поставила завдання з'ясування причин подібності між організмами, що стало стимулом для вивчення глибинних рис подібності та пояснення причин такої подібності.
До кінця життя К. Ліней відмовився від ідеї незмінності видів, оскільки запропонована ним система органічного світу не вкладалася в рамки метафізичних та креаційних уявлень.
Загальна характеристика еволюційної теорії, розробленої Ж. Б. Ламарком
Наприкінці XVIII – на початку XIX ст. ідея про змінюваність органічного світу все більшою мірою завойовує уми вчених. З'являються перші еволюційні теорії.
Еволюція - поступовий тривалий розвиток органічного світу, що супроводжується його зміною та появою нових форм організмів.
Першу, більш менш обґрунтовану еволюційну теорію створив французький дослідник природи Жан Батист Ламарк (1744-1829). Він був видатним представником трансформізму. Трансформістами були також Ж. Бюффон (Франція), Еразм Дарвін - дід Ч. Дарвіна (Англія), І. Ст Гете (Німеччина), К. Ф. Рульє (Росія).
Трансформізм - вчення про змінність видів різних організмів, включаючи тварин, рослин та людини.
Основи теорії еволюції Ж. Б. Ламарк виклав у книзі «Філософія зоології». Суть цієї теорії у тому, що організми змінюються у процесі історичного існування. Зміни рослин відбуваються під безпосереднім впливом умов середовища, на тваринах ці умови впливають побічно.
Причиною появи нових форм організмів (особливо тварин) є внутрішнє прагнення організму до досконалості, а зміни, що з'явилися, закріплюються за рахунок вправи або невправи органів. Зміни, що виникають, успадковуються організмом при послідовному впливі умов, що викликали ці зміни, якщо ці умови діють протягом декількох поколінь.
Центральним становищем еволюційної теорії Ламарка є уявлення про види організмів, їх градацію та прагнення виду перейти з нижчого ступеня (градації) на більш високу (звідси і прагнення до досконалості).
Прикладом, що ілюструє вправу органів, є витягування шиї жирафом для отримання їжі, що призводить до її подовження. Якщо жираф не витягуватиме шию, то вона стане коротшою.
Чинниками еволюції (по Ламарку) є:
1) адаптація до умов довкілля, за рахунок чого виникають різні зміни в організмах;
2) успадкування набутих ознак.
Рушійні сили еволюції (за Ламарком) полягають у прагненні організмів до вдосконалення.
Основним досягненням теорії Ламарка стало те, що вперше була зроблена спроба довести наявність еволюції в органічному світі в процесі історичного існування, проте вчений не зумів правильно розкрити причини та рушійні сили еволюції (на тому етапі розвитку наукової думки це було і неможливо через брак наукової ).
Аналогічні погляди в розвитку органічного світу висловлював і професор Московського університету До. Ф. Рульє. У своїх теоретичних положеннях він пішов далі Ж. Б. Ламарка, оскільки заперечував ідею прагнення організмів до вдосконалення. Але свою теорію він опублікував пізніше за Ламарка і не зміг створити еволюційної теорії в тому вигляді, в якому її розробив Ч. Дарвін.
Загальна характеристика доказів еволюції органічного світу
Вивчення організмів протягом тривалого історичного часу людського розвитку показало, що організми зазнавали змін, перебували у стані постійного розвитку, тобто еволюціонували. Виділяють чотири групи доказів еволюційної теорії: цитологічні, палеонтологічні, порівняльно-анатомічні та ембріологічні. У цьому підрозділі розглянемо ці докази у вигляді.
Загальна характеристика цитологічних доказів еволюції організмів
Суть цитологічних доказів у тому, що майже всі організми (крім вірусів) мають клітинну будову. Для клітин тварин і рослин характерний загальний план будови та загальні за формою та функціями органоїди (цитоплазма, ендоплазматична мережа, клітинний центр тощо). Однак клітини рослин відрізняються від клітин тварин різним способом харчування і різною пристосованістю до довкілля в порівнянні з тваринами.
Клітини мають однаковий хімічний та елементарний склад незалежно від належності до будь-якого організму, маючи специфічність, пов'язану з особливістю організму.
Існування в природі проміжного типу одноклітинних організмів - джгутикових, що поєднують у собі ознаки рослинних та тваринних організмів (вони як рослини здатні до фотосинтезу, а як тварини - до гетеротрофного способу харчування), свідчить про єдність походження тварин та рослин.
Огляд ембріологічних доказів еволюції
Відомо, що в індивідуальному розвитку (онтогенезі) всі організми проходять стадію ембріонального (внутрішньоутробного – для живородячих організмів) розвитку. Вивчення ембріонального періоду різних організмів показує спільність походження всіх багатоклітинних організмів та здатність їх до еволюції.
Першим ембріологічним доказом і те, розвиток всіх (і тварин, і рослинних) організмів починається з однієї клітини - зиготи.
Другим найважливішим доказом є біогенетичний закон, відкритий Ф.Мюллером та Е.Геккелем, доповнений А. Н. Северцовим, А. О. Ковалевським та І. І. Шмальгаузеном. Цей закон свідчить: «У ембріональному розвитку онтогенезу організми проходять основні ембріональні стадії філогенетичного (історичного) виду». Так, окремі особини виду, незалежно від рівня його організації, проходять стадію зиготи, морули, бластули, гаструли, трьох зародкових листків, органогенезу; більше того, і у риб, і в людини є личинкова рибоподібна стадія і зародок людини має зябра та зяброві щілини (це відноситься до тварин).
Уточнення біогенетичного закону російськими вченими належить до того, що організми проходять основні стадії філогенетичного розвитку, повторюючи стадії, притаманні ембріонального періоду розвитку, а чи не для дорослих станів організмів.
Порівняльно-анатомічні докази еволюції
Ці докази відносяться до еволюції тварин і ґрунтуються на відомостях, отриманих порівняльною анатомією.
Порівняльна анатомія - наука, що вивчає внутрішню будову різних організмів у порівнянні один з одним (найбільше значення ця наука має тварин і людини).
Внаслідок вивчення особливостей будови хордових було виявлено, що ці організми мають двосторонню (білатеральну) симетрію. Вони мають опорно-рухову систему, що має єдиний, загальний для всіх, план будови (порівняйте скелет людини і скелет ящірки або жаби). Це свідчить про спільність походження людини, плазунів та земноводних.
У різних організмів є гомологічні та аналогічні органи.
Гомологічними називають органи, що характеризуються загальним планом будови, єдністю походження, але вони можуть мати різну будову через виконання різних функцій.
Прикладами гомологічних органів є грудний плавець риби, передня кінцівка жаби, крило птиці та рука людини.
Аналогічними називають ті органи, які мають приблизно однакову будову (зовнішня форма) через виконання близьких функцій, але мають різний план будівлі та різне походження.
До аналогічних органів відноситься риюча кінцівка крота і капустянки (комахи, що веде підземний спосіб життя), крило птиці і крило метелика і т. д.
До порівняльно-анатомічних доказів відносять також наявність у організмів рудиментів та атавізмів.
Рудиментами називають залишкові органи, які використовуються цими організмами. Прикладами рудиментів є апендикс (сліпий відросток кишки), хребчикові хребці і т. д. Рудиментами є залишки тих органів, які колись були необхідні, а на даному етапі філогенезу втратили своє значення.
Атавізми - ознаки, властиві і характерні для даного організму, але на даному етапі еволюції втратили своє значення для більшості особин, але виявилися у даної конкретної особини в її онтогенезі. До атавізм відноситься хвостатість деяких людей, полімастія людини (багатососковість), надмірний розвиток волосяного покриву. Забобонні люди надають хвостатості та підвищеному розвитку волосяного покриву певного релігійного змісту, вважають таких людей близькими до диявола, а в середні віки їх навіть спалювали на багатті.
Палеонтологічні докази еволюції
Палеонтологія - наука про органічний світ минулих геологічних епох, тобто про організми, що колись жили на Землі, а нині вимерли. У палеонтології виділяють палеозоологію та палеоботаніку.
Палеозоологія вивчає залишки викопних тварин, а палеоботаніка – залишки викопних рослин.
Палеонтологія прямо доводить, що органічний світ Землі в різні геологічні епохи був різний, він змінювався та розвивався від примітивних форм організмів до більш високоорганізованих форм.
Палеонтологічні дослідження дозволяють встановити історію розвитку різних форм організмів Землі, виявити родинні (генетичні) зв'язок між окремими організмами, що сприяє створенню природної системи органічного світу Землі.
На закінчення можна дійти невтішного висновку у тому, що коротко розглянуті явища доводять, що органічний світ Землі перебуває у стані постійного повільного поступового розвитку, т. е. еволюції, у своїй розвиток йшло і йде від простого до складного.
Роль спадковості та мінливості в еволюції органічного світу
Найважливішими чинниками еволюції є мінливість та спадковість. Роль спадковості в еволюції полягає у передачі ознак, у тому числі й виникли в онтогенезі від батьків до нащадків.
Мінливість організмів призводить до появи особин, що мають різний рівень відмінностей один від одного. Чи зміна, що виникла в онтогенезі, успадковується? Мабуть, ні. Модифікаційні зміни, які не зачіпають геному, не успадковуються. Їхня роль в еволюції полягає в тому, що такі зміни дозволяють організму вижити в складних, часом екстремальних умовах середовища. Так, дрібне листя сприяє зниженню транспірації (випаровування), що дозволяє рослині вижити в умовах нестачі вологості.
Велику роль процесах еволюції грає спадкова (мутаційна) мінливість, що зачіпає геном гамет. У цьому випадку зміни, що виникли, передаються від батьків до нащадків, і нова ознака або закріплюється в потомстві (якщо він корисний організму), або організм гине, якщо ця ознака погіршує його пристосованість до середовища проживання.
Таким чином, спадкова мінливість «створює» матеріал для природного відбору, а спадковість закріплює зміни, що виникли, і призводить до їх накопичення.
Концепція еволюціонізму 1. Поняття “еволюція”. 2. Основні постулати концепції еволюції органічного світу. 3. Принципи глобального еволюціонізму.
Поняття "еволюція" 1. Еволюційна теорія нині не розглядається як єдиний опис однозначного шляху розвитку, який наукою пізнаний до кінця, скоріше еволюціонізм у сучасній науці - це спектр по-різному обґрунтованих концепцій. 2. Еволюція має на увазі загальний поступовий розвиток, упорядкований і послідовний.
Поняття " еволюція " До другої половини XVIII століття склалися об'єктивні передумови появи науково обгрунтованих еволюціоністських поглядів: описи безлічі нових видів у результаті географічних відкриттів; встановлено єдність плану будови багатьох раніше відомих груп організмів; поява особливої біологічної дисципліни – палеонтології; поява науково обґрунтованих теорій походження Землі та Сонячної системи
Поняття "еволюція". На рубежі XVIII та XIX століть розкриття закономірностей історичного розвитку рослинного та тваринного світу стало першочерговим завданням.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Французький біолог Жан-Батіст Ламарк (1744 - 1829) висунув гіпотезу про механізм еволюції. Він опублікував свої погляди, які нині вважаються сутністю ламаркізму, у роботі "Філософія зоології" у 1809 році. Реалізація принципу градації, за Ламарком, стає можливим завдяки наявності в організмів внутрішнього прагнення до вдосконалення.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Основним узагальненням поглядів Ламарка є два положення, які увійшли до історії науки під назвою "закони Ламарка". 1. У всіх тварин, що не досягли межі свого розвитку, органи та системи органів, що піддавалися тривалій посиленій вправі, поступово збільшуються в розмірах і ускладнюються, а невправні – спрощуються та зникають. 2. Ознаки та властивості, набуті в результаті тривалого та стійкого впливу зовнішнього середовища, передаються у спадок і зберігаються у потомства за умови їх наявності в обох батьківських організмів.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Концепція Ламарка була першою закінченою системою еволюційних поглядів і водночас першою спробою обґрунтувати ці погляди. Ламарк загалом правильно охарактеризував еволюцію як прогресивний процес, що у напрямку ускладнення будови організмів. Передовими для свого часу були Ламаркові погляди на адаптивний характер еволюційного процесу. У концепції Ламарка містився низку хибних положень: 1. пояснення еволюційного процесу як результату внутрішнього прагнення вдосконалення. 2. припущення можливості появи спадкових пристосувальних ознак у відповідь вплив середовища. 3. заперечення дійсності образу.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Теорія еволюції Чарльза Дарвіна (англ. Charles Robert Darwin;) вважається однією з головних наукових революцій, оскільки вона, крім суто наукового значення, призвела до перегляду широкого кола світоглядних, етичних, соціальних проблем.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Теоретично еволюції Чарльза Дарвіна кілька наукових компонентів. 1. Уявлення про еволюцію як реальність, що означає визначення життя як динамічної структури природного світу, а чи не статичної системи. 2. У результаті надмірної народжуваності між організмами в природі виникає конкуренція за місце існування і їжу - "боротьба за існування". Прийнято розрізняти три її форми: боротьбу з факторами небіологічного (абіотичного) походження, міжвидову та внутрішньовидову боротьбу.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Завдяки наявності мінливості різні особини у процесі боротьби за існування опиняються у нерівному становищі. Індивідуальні зміни, що полегшують виживання, забезпечують своїм носіям перевагу, у результаті частіше виживають і дають потомство більш пристосовані до цих умов особини, а найслабші з більшою ймовірністю гинуть чи усуваються від схрещування. Це явище Дарвін назвав природним відбором.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Пристосувальний характер еволюції досягається шляхом відбору з безлічі випадкових таких змін, які полегшують виживання в даних, конкретних умовах середовища. Пристосованість організмів має, зазвичай, відносний характер.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. Положення про те, що види відбулися шляхом природного відбору, Дарвін вивів, ґрунтуючись на п'яти основних постулатах: 1.Все види мають біологічний потенціал до збільшення кількості особин до великих популяцій. 2. Популяції у природі демонструють відносне сталість кількості особин у часі. 3.Ресурси, необхідних існування видів, обмежені, тому кількість особин у популяціях приблизно завжди у часі. Висновок 1. Між представниками одного виду існує боротьба за ресурси, необхідних виживання і розмноження. Тільки невелика частина особин виживає та дає потомство.
Основні постулати концепції еволюції органічного світу. 4. Не існує двох особин одного виду, які володіли б одними властивостями. Представники одного виду демонструють більшу мінливість. 5. Переважно мінливість обумовлена генетично, тому успадковується. Висновок 2. Конкуренція між представниками одного виду залежить від унікальних спадкових властивостей особин, які забезпечують переваги у боротьбі за ресурси для виживання та розмноження. Така неоднакова здатність до виживання є природний відбір. Висновок 3. Накопичення сприятливіших властивостей у результаті природного відбору призводить до постійної зміни видів. Так відбувається еволюція.
Докази еволюційної концепції Відомості, що підтверджують сучасні уявлення про еволюцію, надходять із різних джерел. Деякі з подій, що наводяться як докази еволюційної теорії, можуть бути відтворені в лабораторії, однак це не означає, що вони дійсно мали місце в минулому, вони просто свідчать про можливість таких подій.
Докази еволюційної концепції. Систематика Природна класифікація може бути філогенетичною або фенотипною. Найчастіше використовують філогенетичну класифікацію, оскільки вона відображає еволюційні зв'язки, в основі яких лежить походження організмів та успадкування ними певних ознак. Риси подібності та відмінності між організмами можна пояснити як наслідок прогресивної адаптації організмів у межах кожної таксономічної групи до певних умов середовища протягом деякого періоду часу.
Докази еволюційної концепції. У систематиці застосовуються такі основні ієрархічні одиниці: Царство; Тип (відділ рослин); Клас; Загін (порядок рослин); Сімейство; Рід; Перегляд. Кожен таксон може містити кілька таксономічних одиниць нижчого рангу. Але водночас таксон може належати лише одному таксону, розташованому безпосередньо з нього. На кожному ієрархічному рівні може бути кілька таксонів, але вони відрізняються друг від друга.
Докази еволюційної концепції. Порівняльна анатомія Як свідчення походження тварин від загального предка розглядається наявність гомологічних та рудиментарних органів Миготлива перетинка – "рудимент" людини.
Концепція катастрофізму Гіпотези катастрофістів можна поділити на дві основні групи. 1. Земний катастрофізм: катастрофи пов'язані з геологічними процесами (пожвавленням вулканізму, що веде до глобального похолодання та викиду в атмосферу великих обсягів токсичних речовин, гороосвітніх процесів, пов'язаних зі зміною клімату).
концепція катастрофізму 2. Космічний катастрофізм: катастрофи мають космічне походження: катастрофічне підвищення радіації, викликане спалахом наднової зірки; коливання сонячної активності; бомбардування Землі кометами і гігантськими астероїдами, пов'язана з коливаннями положення Сонячної системи щодо площини галактики; проходження великого небесного тіла через навколишню Сонячну систему кометну хмару.
Концепція катастрофізму У 1980 році американський фізик, лауреат Нобелівської премії Л. Альварез та його син геолог У. Альварез припустили, що іридієва аномалія – наслідок удару про землю великого астероїда, речовина якого розсіялася по всій земній поверхні. Що призвело до повного короткочасного припинення фотосинтезу та масової загибелі зелених рослин, а слідом за зеленими рослинами загибелі рослиноїдних тварин, а за ними і хижаків.
Концепція катастрофізму Жодна з катастрофічних моделей не пояснює сенсу процесів, які відбувалися Землі в критичні епохи, але ставлять нові питання. Велику роль у поширенні альтернативних, антидарвінівських концепцій еволюції відіграють психологічні чинники (новизна ідеї про астероїди).
Співвідношення мікро- та макроеволюції. Мікроеволюція - сукупність еволюційних процесів, що протікають у популяціях виду і призводять до зміни генофонду цих популяцій та утворення нових видів. Макроеволюція – еволюційні перетворення, які ведуть формуванню таксонів вищого рангу, ніж вид.
Еволюція органічного світу Землі нерозривно пов'язані з еволюцією літосфери. Історія розвитку літосфери Землі поділяється на геологічні епохи: катархейську, архейську, протерозойську, палеозойську, мезозойську, кайнозойську. Кожна ера ділиться на періоди та епохи. Геологічним епохам, періодам та епох відповідають певні етапи розвитку життя Землі.
Катархей, архей і протерозою об'єднуються в криптозою- «Епоху прихованого життя». Викопні залишки криптозою представлені окремими фрагментами, які не завжди піддаються ідентифікації. Палеозою, мезозою та кайнозою об'єднуються в фанерозою- «Епоху явного життя». Початок фанерозою характеризується появою скелетоутворюючих тварин, що добре зберігаються у викопному стані: форамініфер, раковинних молюсків, древніх членистоногих.
Ранні етапи розвитку органічного світу
У разі надлишку готових органічних речовин гетеротрофний (сапротрофний) спосіб харчування є первинним. Б о більша частина архебіонтів спеціалізувалася саме на гетеротрофне сапротрофне харчування. Вони формуються складні ферментні системи. Це призвело до збільшення обсягу генетичної інформації, появи ядерної оболонки, різноманітних внутрішньоклітинних мембран та органоїдів руху. У частини гетеротрофів відбувається перехід від сапротрофногохарчування до голозойному. Надалі з'являються білки-гістони, що уможливило появу справжніх хромосом і досконалих способів поділу клітини: мітозу і мейозу. Таким чином, відбувається перехід від прокаріотичного типу організації клітиндо еукаріотичному.
Інша частина архебіонтів спеціалізувалася на автотрофне харчування. Найдавнішим способом автотрофного харчування є хемосинтез. На основі ферментно-транспортних систем хемосинтезу виникає фотосинтез- Сукупність обмінних процесів, заснованих на поглинанні світлової енергії за допомогою різноманітних фотосинтетичних пігментів (бактеріохлорофілу, хлорофілів a, b, c, dта інших). Надлишок вуглеводів, що утворюються при фіксації 2, дозволив синтезувати різноманітні полісахариди.
Усі перелічені ознаки у гетеротрофів та автотрофів є великими ароморфозами.
Ймовірно, на ранніх стадіях еволюції органічного світу Землі був поширений обмін генами між зовсім різними організмами (перенесення генів шляхом трансдукції, міжвидової гібридизації і внутрішньоклітинного симбіозу). У ході синтезогенезу властивості гетеротрофних та фотоавтотрофних організмів об'єдналися в одній клітині. Це спричинило формуванню різних відділів водоростей – перших справжніх рослин.
Основні етапи еволюції рослин
Водорості – численна неоднорідна група первинно-водних фотоавтотрофних організмів. У викопному стані водорості відомі ще з докембрію (понад 570 млн. років тому), а в протерозої та на початку мезозою вже існували всі нині відомі відділи. Жоден із сучасних відділів водоростей не може вважатися предком іншого відділу, що вказує на сітчастий характереволюції водоростей.
Наприкінці силуру (≈ 400 млн. років тому) виникають Вищі(наземні) рослини.
У силурі відбувалося обмілення океану та опріснення води. Це створило передумови для заселення літоралі та супраліторалі ( літораль- Частина берега, що заливається під час припливів; літораль займає проміжне положення між водним і наземно-повітряним середовищем проживання; супралітораль- Частина берега вище рівня припливів, що зволожується бризками; по суті, супралітораль є частиною наземно-повітряного довкілля).
Вміст кисню в атмосфері до появи наземних рослин було значно нижчим від сучасного: протерозою – 0,001 від сучасного рівня, кембрій – 0,01, силур – 0,1. При дефіциті кисню лімітуючим чинником атмосфері є ультрафіолет. Вихід рослин на сушу супроводжувався розвитком метаболізму фенольних сполук (дубільних речовин, флавоноїдів, антоціанів), які беруть участь у здійсненні захисних реакцій, у тому числі від мутагенних факторів (ультрафіолет, іонізуючі випромінювання, деякі хімічні речовини).
Просування рослин на сушу пов'язане з появою ряду ароморфозів:
1) Поява диференційованих тканин: покривних, провідних, механічних, фотосинтезуючих. Поява диференційованих тканин нерозривно пов'язана з появою меристем та основної паренхіми.
2) Поява диференційованих органів: втечі (органу вуглецевого харчування) та кореня (органу мінерального харчування).
3) З'являються багатоклітинні гаметангії: антеридії та архегонії.
4) Відбуваються суттєві зміни в обміні речовин.
Предками Вищих рослин вважаються організми, подібні до сучасних Харових водоростей. Найдавніша відома наземна рослина – куксонія. Куксонія виявлена 1937 р. (У. Ланг) у силурійських пісковиках Шотландії (вік близько 415 млн. років). Ця рослина була схожою на водорость кущик гілочок, що несуть спорангії. Прикріплювалося до субстрату за допомогою ризоїдів.
Подальша еволюція Вищих рослин розділилася на дві лінії: гаметофітну та спорофітну
Представники гаметофітної лінії – сучасні мохоподібні. Це безсудинні рослини, у яких відсутні спеціалізовані провідні та механічні тканини.
Інша лінія еволюції призвела до появи судинних рослин, у яких у життєвому циклі домінує спорофіт, і є всі тканини вищих рослин (освітні, покривні, провідні, основна паренхіма та її похідні). Завдяки появі всіх типів тканин відбувається диференціювання тіла рослин на корінь та втечу. Найдавнішими з судинних рослин є вимерлі Ринієві(псилофіти). Протягом девону формуються сучасні групи спорових рослин(Плауни, Хвощі, Папороті). Однак у спорових рослин відсутня насінняі спорофіт розвивається з недиференційованого зародка.
На початку мезозою (≈ 220 млн. років тому) з'являються перші Голосонасінні рослини, які панували у мезозойській ері. Найбільші ароморфози Голосонасінних:
1) Поява сім'язачатків; у сім'язачатці розвивається жіночий гаметофіт (ендосперм).
2) Поява пилкових зерен; у більшості видів пилкове зерно при проростанні утворює пилкову трубку, утворюючи чоловічий гаметофіт.
3) Поява насіння, До складу якого входить диференційований зародок.
Однак у Голосонасінних рослин зберігається ряд примітивних ознак: сім'япочки розташовані на насіннєвих лусках (мегаспорангіофорах) відкрито, запилення відбувається тільки за допомогою вітру (анемофілія), гаплоїдний ендосперм (жіночий гаметофіт), провідні тканини примітивні (до складу ксілеми входять трахеї).
Перші Покритонасінні(Квіткові)рослиниз'явилися, мабуть, ще юрському періоді, а крейдяному періоді починається їх адаптивна радіація. В даний час покритонасінні знаходяться в стані біологічного прогресу, якому сприяє ряд ароморфозів:
1) Поява маточка– замкнутого плодолистку з сім'язачатками.
2) Поява оцвітини, що уможливило перехід до ентомофілії (запилення комахами).
3) Поява зародкового мішкаі подвійного запліднення.
В даний час Покритонасінні представлені безліччю життєвих форм: дерева, чагарники, ліани, однорічні та багаторічні трави, водні рослини. Особливого розмаїття досягає будова квітки, що сприяє точності запилення та забезпечує інтенсивне видоутворення – до Покритонасінних відноситься близько 250 тисяч видів рослин.
Основні етапи еволюції тварин
Еукаріотичні організми, що спеціалізуються на гетеротрофному харчуванні, дали початок Твариниі Грибам.
У протерозойській ері виникають усі відомі типи Багатоклітинних безхребетних тварин. Існує дві основні теорії походження багатоклітинних тварин. Відповідно до теорії гастреї(Е. Геккель), вихідним способом формування двошарового зародка є інвагінація (вп'ячування стінки бластули). Відповідно до теорії фагоцители(І. І. Мечников), вихідним способом формування двошарового зародка є імміграція (переміщення окремих бластомерів у порожнину бластули). Можливо, ці дві теорії взаємно доповнюють одна одну.
Кишковопорожнинні- Представники найбільш примітивних (двошарових) багатоклітинних: їх тіло складається всього з двох шарів клітин: ектодерми та ентодерми. Рівень диференціювання тканин дуже низький.
У нижчих черв'яків ( Плоскіі Круглі черви) з'являється третій зародковий листок - мезодерма. Це великий ароморфоз, завдяки якому з'являються диференційовані тканини та системи органів.
Потім еволюційне дерево тварин розгалужується на Первинноротих і Вторинноротих. Серед Первинноротих у Кільчастих хробаківутворюється вторинна порожнина тіла ( цілому). Це великий ароморфоз, завдяки якому стає можливим розподіл тіла на відділи.
Кільчасті черв'яки мають примітивні кінцівки (параподії) та гомономну (рівнозначну) сегментацію тіла. Але на початку кембрія з'являються Членистоногі, у яких параподії перетворені на членисті кінцівки. У членистоногих з'являється гетерономна (нерівнозначна) сегментація тулуба. Вони мають хітиновий екзоскелет, який сприяє появі диференційованих пучків м'язів. Перелічені особливості членистоногих є ароморфозами.
Найбільш примітивні Членистоногі – Трилобітоподібні– панували у палеозойських морях. Сучасні Жабродишачіпервинно-водні членистоногі представлені Ракоподібними. Однак на початку девону (після виходу на сушу рослин та формування наземних екосистем) відбувається вихід на сушу Павукоподібнихі Комах.
Павукоподібні вийшли на сушу завдяки численним аломорфозам (ідіоадаптаціям):
1) Непроникність покривів для води.
2) Втрата личинкових стадій розвитку (крім кліщів, проте німфа кліщів принципово відрізняється від дорослих тварин).
3) Формування компактного слабо розчленованого тіла.
4) Формування органів дихання та виділення, що відповідають новим умовам проживання.
Комахи найбільш пристосовані до життя на суші завдяки появі великих ароморфозів:
1) Наявність зародкових оболонок – серозної та амніотичної.
2) Наявність крил.
3) Пластичність ротового апарату.
З появою Квіткових рослин у крейдяному періоді починається спільна еволюція Комах і Квіткових ( коеволюція), і вони формуються спільні адаптації ( коадаптації). У кайнозойской ері Комахи, як і квіткові рослини, перебувають у стані біологічного прогресу.
Серед вторинноротих тварин найвищого розквіту досягають Хордові тварини, у яких з'являється ряд великих ароморфозів: хорда, нервова трубка, черевна аорта (а потім серце).
Походження хорди досі достеменно не встановлено. Відомо, що тяжі вакуолізованих клітин є у нижчих безхребетних. Наприклад, у війного хробака Coelogynoporaгілка кишечника, що розташовується над нервовими гангліями в передньому кінці тіла, складається з вакуолізованих клітин, так що всередині тіла виникає еластичний стрижень, що допомагає вбуравлива в піщаний грунт. У північноамериканського війного хробака Nematoplana nigrocapitulaна додаток до описаної передньої кишки вся спинна сторона кишечника перетворена на джгут, що складається з вакуолізованих клітин. Цей орган назвали кишковою хордою (chordaintestinalis). Можливо, що прямо з вакуолізованих клітин спинної сторони кишки виникла спинна хорда (chordadorsalis) ентомезодермального походження.
Від примітивних Хордових тварину силурі відбуваються перші Хребетні(Нещелепні). У хребетних формується осьовий та вісцеральний скелет, зокрема, мозкова коробка та щелепний відділ черепа, що також є ароморфозом. Нижчі Щелепноротіхребетні представлені різноманітними Рибами. Сучасні класи риб (Хрящові та Кісткові) формуються наприкінці палеозою – початку мезозою).
Частина Кісткових риб (М'ястолопатеві), завдяки двом ароморфозам – легеневі дихання та появі справжніх кінцівок – дала початок першим Чотироногим–Амфібіям(Земноводним). Перші Земноводні вийшли на сушу в девонському періоді, але їх розквіт припадає на кам'яновугільний період (чисельні стегоцефали). Сучасні Амфібії виникають наприкінці юрського періоду.
Паралельно серед чотириногих з'являються організми із зародковими оболонками. Амніоти. Наявність зародкових оболонок - великий ароморфоз, який вперше з'являється у Рептилій. Завдяки зародковим оболонкам, а також ряду інших ознак (ороговуючий епітелій, тазові нирки, поява кори великих півкуль) Рептилії повністю втратили залежність від води. Поява перших примітивних рептилій котилозаврів- відноситься до кінця кам'яновугільного періоду. У пермі з'являються різноманітні групи рептилій: звірозубі, першощери та інші. На початку мезозою формуються гілки черепах, плезіозаврів, іхтіозаврів. Починається розквіт рептилій.
Від груп, близьких до першощерів, відокремлюються дві гілки еволюційного розвитку. Одна гілка на початку мезозою дала початок численній групі. псевдозухий. Псевдозухії дали початок декільком групам: крокодили, птерозаври, предки птахів та динозаври, представлені двома гілками: ящеротазові (бронтозавр, диплодок) та птицетазові (тільки рослиноїдні види – стегозавр, трицератопс). Друга гілка на початку крейдяного періоду призвела до появи підкласу лускатих(Ящірки, хамелеони та змії).
Однак Рептилії не змогли втратити залежність від низьких температур: теплокровність у них неможлива через неповне поділ кіл кровообігу. Наприкінці мезозою зі зміною клімату відбувається масове вимирання рептилій.
Лише у частини псевдозухій у юрському періоді з'являється повна перегородка між шлуночками, редукується ліва дуга аорти, відбувається повний поділ кіл кровообігу, і стає можливою теплокровність. Надалі ці тварини набули ряду адаптацій до польоту і дали початок класу. Птахи.
У юрських відкладах мезозойської ери (≈ 150 млн. років тому) виявлено відбитки Первоптиц: археоптерикса та археорнісу (три скелети та одне перо). Ймовірно, це були дерев'яні тварини, які могли планувати, але не були здатні до активного польоту. Ще раніше (наприкінці тріасу, ≈ 225 млн. років тому) існував протоавіс (два кістяки виявлені 1986 року в Техасі). Скелет протоавісу суттєво відрізнявся від скелета рептилій, великі півкулі мозку та мозок були збільшені в розмірах. У крейдяному періоді існували дві групи копалин птахів: іхтіорніс і гесперорніс. Сучасні групи птахів з'являються лише на початку кайнозойської ери.
Істотним ароморфозом в еволюції птахів вважатимуться поява четырехкамерного серця разом із редукцією лівої дуги аорти. Відбувся повний поділ артеріальної та венозної крові, що уможливило подальший розвиток головного мозку та різке підвищення рівня обміну речовин. Розквіт Птахів в кайнозойській ері пов'язаний з рядом великих ідіоадаптацій (поява перового покриву, спеціалізація опорно-рухового апарату, розвиток нервової системи, турбота про потомство та здатність до перельотів), а також із рядом ознак часткової дегенерації (наприклад, втрата зубів).
На початку мезозойської ери з'являються перші Ссавці, які виникли завдяки цілому ряду ароморфозів: збільшені півкулі переднього мозку з розвиненою корою, чотирикамерне серце, редукція правої дуги аорти, перетворення підвіска, квадратної та зчленової кісток у слухові кісточки, поява шерстного покриву, молочних залоз, диференціювання. Предками Ссавців були примітивні пермські Плазуни, що зберігали ряд ознак Амфібій (наприклад, були добре розвинені шкірні залози).
У юрському періоді мезозойської ери Ссавці були представлені, як мінімум, п'ятьма класами (Багатогорбкові, Тригорбкові, Трикодонти, Сімметродонти, Пантотерії). Один із цих класів, мабуть, дав початок сучасним Первозвірам, а інший – Сумчастим та Плацентарним. Плацентарні ссавці завдяки появі плаценти і справжнього живородіння в кайнозойській ері переходять у стан біологічного прогресу.
Вихідним загоном Плацентарних є комахоїдні. Від Комахоїдних рано відокремилися Неповнозубі, Гризуни, Примати та нині вимерла група Креодонтів – примітивних хижаків. Від Креодонтів відокремилися дві гілки. Одна з цих гілок дала початок сучасним Хижим, від яких відокремилися Ластоногі та Китоподібні. Інша гілка дала початок примітивним копитним (Кондилартрам), а потім Непарнокопитним, Парнокопитним і спорідненим загонам.
Остаточне диференціювання сучасних груп Ссавців завершилося в епоху великих заледенінь – у плейстоціні. На сучасний видовий склад Ссавців значний вплив має антропогенний фактор. В історичний час були винищені: тур, корова стеллера, тарпан та інші види.
Наприкінці кайнозойської ери у частини ПриматівЗ'являється особливий тип ароморфозу - перерозвиток кори великих півкуль головного мозку. В результаті виникає зовсім новий вид організмів. Людина розумна.
|
Рослини |
Тварини |
|||||
|
Криптозою |
Архейська |
Відновлена атмосфера, первинний океан, великий тиск та температура |
Прокаріотична біосфера, хемо та фотосинтез, запліднення, на кордоні з протерозою поява еукаріотів |
|||
|
Протерозою |
2,6млрд-650млн |
Еукаріоти, могоклітинні, тканини, 2х шаровість |
||||
|
Фанерозою |
Палеозою |
Сухий клімат моря |
60% трилобіт, скелет, всі типи тварин. |
|||
|
Гора та моря |
Головоногі, плечіногі розквіт молюсків |
|||||
|
Членистоногі, безщелепні хребетні |
Вийшли рослини на сушу рініофіти |
|||||
|
Земоводні та риби |
суперечки |
|||||
|
потепління |
плазуни | |||||
|
Похолодання, льодовиковий період | ||||||
|
Тріасовий |
Розкол пангеї |
Млеки та птиці | ||||
|
Розкол континентів |
Поява плацентарних | |||||
|
Льодовиковий період, розкол континентів |
вимирання |
| ||||