Эволюционное учение
Эволюция – медленное постепенное развитие от простого к сложному. В биологии –
Это естественный процесс развития живой природы, процесс возникновения и развития жизни на Земле.
Эволюционное учение создал великий английский ученый Чарльз Дарвин. В последствие она была существенно дополнена достижениями современной науки (особенно генетики) и в настоящее время называется синтетической теорией эволюции.
Факторы эволюции:
- Наследственность
- Изменчивость
- Борьба за существование
- Естественный отбор
Борьба за существование. – это сложные и многообразные отношения особей внутри вида, между видами и с неблагоприятными факторами внешней среды.
- Внутривидовая – борьба между особями одного вида за корм, убежища, партнера. У растений за свет, воду, плодородную почву. Самый жесткий тип борьбы, т.к. у особей сходные потребности. Внутривидовая борьба приводит к гибели менее приспособленных особей, способствуя естественному отбору.
- Межвидовая – борьба между разными видами за сходный корм и убежища, отношения хищник-жертва, паразитизм. Стимулирует эволюционные измененияу видов, появление новых приспособлений.
- С неблагоприятными условиями среды – влияние абиотических факторов на выживание вида: высокие или низкие температуры, засуха, наводнение и т.д. В результате - сезонная смена меха у млекопитающих, перелеты птиц, спячка.
Смысл борьбы за существование – формирование приспособленности организмов
Следствие, итог: - естественный отбор – выживание и оставление потомства наиболее приспособленными особями. Это главная движущая сила эволюции.
Последовательность действия эволюционных факторов.
Изменчивость – исходный материал эволюции,
Далее вступает борьба за существование,
Которая приводит к естественному отбору, в результате которого наиболее приспособленные особи передают свои признаки потомству по наследству (наследственность).
Каким образом происходит эволюция?
Микроэволюция и макроэволюция – это этапы эволюционного процесса
Микроэволюция – эволюционный процесс, происходящий среди групп особей одного вида (популяций), завершаемый возникновением новых видов. Микроэволюция протекает на уровне популяций и требует относительно меньшего времени по сравнению с макроэволюцией.
Вид сохраняет свою целостность до тех пор, пока между популяциями происходит скрещивание особей и обмен генами. Если же по каким-либо причинам скрещивание становится невозможным (географический, экологический, физиологический барьеры), то в изолированной популяции постепенно накапливаются изменения в генотипе вследствие мутаций, колебаний численности (вследствие морозов или засухи, неурожая, наводнений, пожаров), близкородственных скрещиваний. Поскольку в разных популяциях проходят разные изменения, то постепенно они приводят к дивергенции популяций, в конечном итоге, к возникновению нового вида.
Таким образом, в процессе эволюции происходит образование видов, а также может возникать многообразие форм внутри вида, обеспечивающее пластичность в меняющихся условиях среды и способствующее выживанию. Важно! – Мутации, «волны жизни», рекомбинации поставляют эволюционный материал, а направляющим фактором является естественный отбор. Он проходит на фоне избирательной гибели неприспособленных особей, приводит к накоплению полезных изменений в популяции и выживанию наиболее приспособленных к данным условиям форм. Примерами быстрой эволюции, идущей в результате преобразования популяций и обусловленной деятельностью человека, служит появление лекарственно устойчивых рас микроорганизмов.
За 4,5 млрд лет эволюции на нашей планете сформировалось огромное разнообразие видов:
Ø Более 500 тыс. видов растений
Ø Более 2 млн. видов животных
(с учетом вымерших – более 5 млн. видов)
Макроэволюция – эволюция надвидовых таксонов, т.е. она приводит к возникновению новых родов, семейств, классов, отделов (типов), царств. Механизм сходен с микроэволюцией, но требуется значительно большее время.
Наиболее важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.
Дивергенция – это расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, рода на виды, семейства на роды. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. Примеры дивергенции: разные роды собак, расы человека.
Морфологические особенности организмов, приобретаемые в процессе дивергенции, имеют единое происхождение, и соответственно – единый план строения. Например, конечности бегающих (ноги у лошади), плавающих (ласты у тюленя), роющих (лапы крота) млекопитающих – в основе представляют собой пятипалую конечность. Такие органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение (независимо от выполняемых функций) называются гомологичными.
Конвергенция – это схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в сходных условиях. Например, акулы и дельфины принадлежат к разным систематическим группам (рыбам и млекопитающим), но имеют внешнее сходство, т.к. живут в воде. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья для полета, но крылья птицы – измененные конечности, а крылья бабочки – вырост стенки тела. Такие органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально разное строение и происхождение, называются аналогичными.
Вид - важнейший таксономическая категория в систематике – результат микроэволюции.
Вид – это группа особей,
- обладающих внешним и внутренним сходством,
- проживающих на определенной территории (ареал),
- способных скрещиваться друг с другом и
- давать плодовитое потомство
Поскольку не все виды имеют половое размножение, не существует однозначного определения вида. Для определения видовой принадлежности используют несколько критериев вида
1) Морфологический – по сходству строения. Самый наглядный, но есть исключения:
- наличие видов-двойников (несколько внешне одинаковых видов комаров);
- различия между особями одного вида (породы собак)
- половой диморфизм (различия между самцами и самками - селезень и утка)
2) Физиологический – сходства жизненных процессов. В первую очередь – способность скрещиваться только с особями своего вида (но бывают межвидовые гибриды: хонорик (хорек+норка), тритикале (пшеница +рожь).
Некоторые растения легко образуют межвидовые гибриды (тополя, слива (алыча+терн)
3) Географический – каждый вид имеет свою область географического распространения – ареал. Виды с узким ареалом – эндемики (кошачий лемур на Мадагаскаре); с широким ареалом – космополиты (рыжий таракан, одуванчик); есть виды с разорванным ареалом - например обитают только в горах
4) Экологический – каждый вид занимает свою экологическую нишу
5) Генетический – самый точный – каждый вид имеет свой кариотип и свой геном, содержащий уникальный набор генов. Генетический мд- самый точный, современный.
6) Биохимический – сходство по строению макромолекул. Очень трудоемкий.
Ни один из критериев не абсолютный.
Вид занимает в природе определенный ареал и существует в виде отдельных территориальных группировок особей - популяций, которые в той или иной мере изолированы друг от друга.
Популяция - это совокупность особей одного вида, длительно проживающих на определенной части ареала, относительно обособленно от других совокупностей особей того же вида.
Главный фактор, определяющий единство популяции – свободное скрещивание особей внутри одной популяции (панмиксия). Внутри популяции каждый организм одного пола имеет равную вероятность формирования брачной пары с любым организмом другого пола. Степень свободного скрещивания особей внутри популяции гораздо выше, чем между особями соседних популяций.
Популяция – структурная единица вида, форма существования вида, единица эволюции (все эволюционные факторы действуют на уровне популяции, отдельные особи эволюционировать не могут), является важнейшей экологической единицей.
Популяция занимает определенную территорию, и характеризуется:
Численностью,
Плотностью особей (число особей/площадь)
Возрастной структурой – особи в пределах популяции образуют различные возрастные группы: молодые, взрослые, старые
Половой структурой: соотношением особей мужского и женского пола.