Изучая процесс эволюции, ученые выделяют следующие характерные типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция и дивергенция. Иногда один филогенетический ряд может содержать в себе примеры изменений различного типа.
Параллелизм (возникновение сходных признаков на общей организационной основе). Хороший пример параллельных изменений дает эволюция дикобраза. Два разных вида этого колючего млекопитающего эволюционируют независимо друг от друга вАфрике и в Южной Америке. Более 70 млн лет назад, когда они обитали вместе, их общий предок был похож на большую, покрытую шерстью крысу. Когда два континента разошлись, популяция разделилась на две части, каждая из которых развивалась независимо от другой. Однако, поскольку условия существования обеих новых популяций были сходны, развитие дикобразов шло параллельными путями. Несмотря на то что они самостоятельно жили более 70 млн лет, и американский и африканский дикобразы очень близки по строению и образу жизни и занимают сходные ниши в сообществах.
|
Их внешнее сходство возникло в процессе эволюционного развития под влиянием образа жизни и факторов внешней среды при совершенно разных исходных положениях организмов.
Это сходство скрывает глубокие различия внутреннего строения и обмена веществ, которые свидетельствуют о столь же глубоких различиях эволюционной истории изображенных животных. Пути эволюционных преобразований их внешнего строения можно изобразить в виде сходящихся в общей точке векторов, начальное положение которых было совершенно различным.
|
Это образ дивергентной эволюции, или радиации: общий предок дал начало двум или большему количеству форм, которые, в свою очередь, стали родоначальниками многих видов и родов. Дивергенция (от лат. divergo — отклоняюсь) — расходящаяся эволюция — почти всегда отражает расширение адаптации к новым жизненным условиям. Так, класс млекопитающих распался на многочисленные отряды, представители которых различаются по внешнему строению, особенностям экологии, по характеру физиологических и поведенческих адаптации (насекомоядные, рукокрылые, хищные, китообразные и др.).
Гомология и аналогия. При параллельной и конвергентной эволюции сходство
внешнего строения может быть результатом гомологии – происхождения от общего предка (примером являются конечности разных групп позвоночных животных, рис. 82) или аналогии – независимой эволюции тех систем органов, которые выполняют сходные функции.
Ясно, например, что крылья у птиц и насекомых имеют разное происхождение – это пример аналогии. Гомологичные структуры уже в эмбриональный период развиваются по одинаковым генетическим программам. Аналогичные структуры, наоборот, выполняют одинаковые функции, однако не имеют общего генетического базиса. Птицы и мухи летают в одной среде, но не имеют общего крылатого предка и путешествуют в эволюционной истории разными маршрутами.
Главные пути эволюции.
Изменения организмов в процессе эволюции могут иметь различный масштаб и характер. Для понимания исторического развития органического мира важно определить главные пути эволюции. Их выделяют три.
1. Ароморфоз (от греч. airomorphosis – поднимаю форму) – наиболее существенные эволюционные изменения. Такие изменения повышают общий уровень организации, вследствие чего жизнедеятельность организмов усиливается. Ароморфозы дают значительные преимущества в борьбе за существование, делают возможным переход в новую среду обитания. К ароморфозам у животных можно отнести появление живорождения, способности к поддержанию постоянной температуры тела, возникновение замкнутой системы кровообращения, а у растений – появление цветка, сосудистой системы, способности к поддержанию и регулированию газообмена в листьях.
2. Идиоадаптация (от греч. idios – своеобразный и лат. adaptatio – приспособление) – это прогрессивные, но мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к условиям среды обитания. Идиоадаптация не сопровождается изменением основных черт организации, общим подъемом ее уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма. Примеры идиоадаптаций дает защитная окраска животных или приспособления некоторых рыб (камбала, сом) к жизни у дна – уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и пр. Другой пример – приспособления к полету у некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги).
Примеры идиоадаптации у растений – многообразные приспособления к перекрестному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян. Идиоадаптации приводят к возникновению низших таксономических групп (виды, роды, семейства).
3. Дегенерация (от лат. degenero – вырождение) ведет к упрощению организации, утрате ряда систем и органов и часто связана с переходом к паразитическому образу жизни. Упрощение организации паразита затрагивает прежде всего системы, необходимые для жизни в открытой среде, но лишние внутри хозяина — органы ориентации, пищеварения, движения и т. п.
При общем упрощении организации у паразитов возникают специфические приспособления (часто весьма изощренные) к условиям жизни внутри хозяина. У паразитических червей появляются присоски, крючки, получают значительное развитие органы размножения.
Пути эволюции крупных систематических групп (например, типов и классов) очень сложны. Нередко в развитии этих групп происходит смена эволюционных линий.
Ароморфозы случаются гораздо реже по сравнению с идиоадаптациями и знаменуют, как правило, новый этап развития органического мира. За каждым ароморфозом следует множество идиоадаптации, которые обеспечивают более полное использование всех ресурсов среды и освоение новых местообитаний. У животных, например, крупным ароморфозом при переходе на сушу явилось развитие внутреннего оплодотворения, а также ряд приспособлений к развитию зародыша в яйце на суше (вспомните особенности размножения земноводных, пресмыкающихся).
Птицы и млекопитающие заняли господствующее положение среди наземных животных. Постоянная температура тела позволила им выжить в условиях оледенения и проникнуть далеко в холодные страны. Успешному развитию этих групп способствовали и ароморфозы, и идиоадаптации, которые позволили млекопитающим освоить наземную, а птицам — воздушную среду.
Письменная работа с карточками на 10 мин:
1. Характерные типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция и дивергенция.
2. Гомология и аналогия.
3. Главные пути эволюции: ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации.
- Формулировки законов, определения, или сущность понятий: 1. Параллелизм. 2. Конвергенция. 3. Дивергенция. 4. Гомология. 5. Аналогия. 6. Ароморфоз. 7. Идиоадаптация. 8. Дегенерация.
Карточка у доски:
1. Параллелизм?
2. Конвергенция?
3. Дивергенция?
4. Гомологичные органы.
5. Аналогичные органы?
6. Ароморфоз?
7. Идиоадаптация?
8. Дегенерация?
Тестовое задание:
1. Возникновение сходных признаков на общей организационной основе:
1. Параллелизм.
2. Конвергенция.
3. Дивергенция.
4. Ароморфоз.
2. Схождение признаков у организмов, не связанных близким родством, которые возникают в результате приспособления к жизни в одинаковых условиях:
1. Параллелизм.
2. Конвергенция.
3. Дивергенция.
4. Ароморфоз.
3. Расхождение признаков у родственных видов, которые возникают в результате приспособления к жизни в различных условиях:
1. Параллелизм.
2. Конвергенция.
3. Дивергенция.
4. Ароморфоз.
4. Органы, которые имеют общий план строения и единое происхождение, но могут выполнять различные функции:
1. Аналогичные.
2. Гомологичные.
5. Органы, выполняющие одинаковые функции, но не имеющие общего план строения и единого происхождения:
1. Аналогичные.
2. Гомологичные.
6. Морфофизиологические изменения, повышающие уровень организации и дающие возможность освоить новую среду обитания:
1. Ароморфозы.
2. Идиоадаптации.
3. Дегенерации.
7. Мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к условиям среды обитания, но не сопровождаются общим подъемом организации:
1. Ароморфозы.
2. Идиоадаптации.
3. Дегенерации.
8. Эволюционные изменения, ведущие к упрощению организации, утрате ряда систем и органов, что часто связано с переходом к паразитическому образу жизни:
1. Ароморфозы.
2. Идиоадаптации.
3. Дегенерации.
**9. К ароморфозам относятся:
1. Появление волосяного покрова млекопитающих.
2. Появление перьевого покрова у птиц.
3. Появление цветка.
4. Приспособления цветка к опылению насекомыми.
**10. Гомологичные органы:
1. Ласты кита.
2. Рука человека.
3. Передняя конечность крота.
4. Крыло летучей мыши.
Вопросы к зачету по разделу «Механизмы эволюционного процесса»
Каждому варианту будет предложено 10 вопросов,
на каждый вопрос нужно дать ответ одним полным предложением
1. Почему популяционные волны являются фактором эволюции?
2. Почему дрейф генов является фактором эволюции?
3. Почему изоляция – важный фактор эволюции?
4. Когда можно утверждать, что две популяции одного вида стали двумя видами?
5. Почему межвидовые гибриды обычно бесплодны?
6. Что такое репродуктивная изоляция?
7. Какой способ видообразования называется географическим?
8. Приведите пример географического видообразования.
9. Какой способ видообразования называется экологическим?
10. Приведите пример экологического видообразования.
11. Что такое полиплоидизация?
12. Что такое микроэволюция?
13. Чем заканчивается микроэволюция?
14. К чему приводит микроэволюция?
15. Какие процессы лежат в основе микроэволюции?
16. Приведите пример микроэволюции.
17. Что такое макроэволюция?
18. К чему приводит макроэволюция?
19. Приведите пример макроэволюции?
20. Какие процессы лежат в основе макроэволюции?
21. Перечислите систематические категории животных, начиная от вида в порядке укрупнения.
22. Что такое филогенетические ряды? Приведите пример.
23. Параллелизм? Приведите пример.
24. Конвергенция? Приведите пример.
25. Дивергенция? Приведите пример.
26. Гомологичные органы. Приведите пример.
27. Аналогичные органы? Приведите пример.
28. Ароморфоз? Приведите пример.
29. Идиоадаптация? Приведите пример.
30. Дегенерация? Приведите пример.