Iz ove lekcije naučit ćete po čemu se makroevolucija razlikuje od mikroevolucije, upoznati se s fenomenom paralelizma, saznati što su divergencija i konvergencija, koji se organi nazivaju sličnima, a koji homologni. Šta je zajedničko muškoj ruci, krilu šišmiša, morževoj peraji i konjskom kopitu? Po čemu se oči mekušaca i insekata razlikuju od naših očiju? Šta je filogeneza i kako je povezana sa našim individualnim razvojem – otnogenezom? Da li je evolucija reverzibilna? Zašto su oblici tijela ajkule, tune, ihtiosaura, delfina i plivajućeg pingvina toliko slični?
Najveće zakonitosti koje se uočavaju u okviru makroevolucije proučavane su i opisane u 19. i 20. veku.
Elementi makroevolucije:
- konvergencija karakteristika
- Divergencija karakteristika
- Paralelizam
Divergencija- ovo je akumulacija razlika u strukturi i funkcijama organa u procesu evolucije. Kao rezultat odstupanja od jednog organa, formira se nekoliko različitih organa, povezanih zajedničkim porijeklom.
Na primjer, gornji udovi kralježnjaka evoluirali su u šape i krila reptila, krila slepih miševa i ptica, peraje delfina, noge kopitara i ruke primata.
Svi ovi organi obavljaju različite funkcije, ali imaju isto porijeklo.
Rice. 1. Homološki organi kičmenjaka
Organi nastali kao rezultat divergencije nazivaju se homologno(Sl. 1). Nastaju od sličnih embrionalnih rudimenata.
Divergencija osigurava morfološku raznolikost živih bića.
Konvergencija je proces inverzan divergenciji. To je formiranje organa koji su slični po funkciji i strukturi, ali se razlikuju po porijeklu.
Rice. 2. Slični organi: ptičja i leptirova krila
Ali, u stvari, razvili su se sasvim nezavisno od raznih oblika predaka. Zahtjevi okoline i utjecaj prirodne selekcije odredili su njihovu vanjsku sličnost.
Organi koji obavljaju iste funkcije, ali imaju različito porijeklo nazivaju se slično(Sl. 3).
Tipičan primjer sličnih organa su oči glavonožaca i kralježnjaka. Ovi organi su se formirali nezavisno stotinama miliona godina, a na kraju se ispostavilo da su gotovo isti, razlikuju se samo u detaljima.
Rice. 3. Slični organi: oči mekušaca (hobotnice ili lignje) i ljudi
Treći element u procesu transformacije je križ između divergencije i konvergencije, paralelizam- takav proces kada se organ, kao rezultat divergencije, pretvara u mnogo homolognih organa. Ali onda, u toku evolucije, ti homologni organi ponovo počinju da obavljaju zajedničku funkciju.
Na primjer, tijelo i rameni pojas kod kičmenjaka su doveli do mnogih homolognih varijanti. Od istih elemenata skeleta nastali su kopitari, ptice, ribe, gmizavci, ali su potom, u procesu evolucije, neki od njih ponovo zadobili ista svojstva (Sl. 4).
Rice. 4. Primjer paralelizma u evoluciji oblika tijela kod hrskavičnih riba (ajkula), gmazova (ihtiosaur) i sisara (delfin)
Na primjer, tijela ihtiosaura, morskog psa i delfina (pa čak i pingvina koji pliva u vodi) vrlo su slična i formirana su od istih skeletnih elemenata, ali na potpuno različite evolucijske načine.
Preci ihtiosaura bili su pangolini, preci delfina bili su kopneni sisari biljojedi, pingvini ptice, a preci morskih pasa drevne hrskavične ribe.
Evolucija prati tri glavna puta: divergencijom, konvergencijom i paralelizmom.
Proces istorijskog razvoja vrste naziva se filogeneza.
Važan korak u razumijevanju evolucije bila je formulacija " osnovni filogenetski zakon» Ernest Haeckel.
"Ontogenija je ubrzano ponavljanje filogeneze" E.G. Haeckel.
Haeckel je jasno pokazao da organizmi u procesu embrionalnog razvoja ponavljaju sve faze kroz koje je vrsta prošla u procesu evolucijskog razvoja (vidi video). Važno je shvatiti da je riječ o ponavljanju germinativnih faza predačkih oblika.
U ljudskom embriju u različitim fazama razvoja ontogeneze mogu se vidjeti škrge, srčana cijev i drugi znakovi embrija naših dalekih predaka.
Još jedan važan zakon filogenije je "zakon nepovratnosti evolucije". Unatoč prisutnosti konvergencije, sličnosti različitih vrsta nikada nisu potpune.
Evolucijski proces, zbog ekstremne složenosti živih organizama, ne može stvoriti tačnu kopiju postojeće ili izumrle vrste. Svaka vrsta živog organizma je jedinstvena.
Dakle, naučili smo da se kao rezultat evolucije mogu formirati homologni organi divergencijom, a slični organi mogu nastati konvergencijom. To sam saznao ontogeneza ponavlja faze filogeneze i da je svaka vrsta živih organizama jedinstvena.
Bibliografija
- AA. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Pčelar. Opća biologija, razredi 10-11. - M.: Drfa, 2005. Preuzmite udžbenik sa linka: ( )
- D.K. Belyaev. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 11. izdanje, stereotipno. - M.: Obrazovanje, 2012. - 304 str. ()
- V.B. Zakharov, S.G. Mamontov, N.I. Sonin, E.T. Zakharov. Biologija 11 razred. Opća biologija. nivo profila. - 5. izdanje, stereotipno. - M.: Drfa, 2010. - 388 str. ()
- IN AND. Sivoglazov, I.B. Agafonova, E.T. Zakharov. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 6. izdanje, ažurirano. - M.: Drfa, 2010. - 384 str. ()
Zadaća
- Šta je evolucija? Po čemu se makroevolucija razlikuje od mikroevolucije?
- Koje posljedice makroevolucije znate?
- Koji se organi nazivaju homolognim? Navedite primjere.
- Koji se organi nazivaju sličnima? Navedite primjere.
- Šta je paralelizam?
- Koristeći primjer ljudskog tijela, razgovarajte s prijateljima i porodicom o fenomenima homologije, analogije i paralelizma.
- Biološki rječnik ().
- Sva biologija ().
- Internet portal Bio.fizteh.ru ().
- Biologija ().
- Internet portal Sochineniya-referati.ru ().
188. Popunite tabelu "Vrste evolucijskih promjena"
Vrste evolucijskih promjena Karakteristično Primjeri Paralelizam Rezultat je pojava sličnih osobina kod srodnih organizama. kitovi i peronošci, nezavisno jedan od drugog, prešli su u život u vodenom okruženju i stekli peraje. Sličnosti u strukturi afričkih i američkih dikobraza Konvergencija Dvije ili više nepovezanih vrsta postaju sve sličnije jedna drugoj. To je rezultat prilagođavanja sličnim uvjetima okoline. Delfin, morski pas i pingvin liče; tobolčarski letač i leteća vjeverica. Prisutnost krila kod leptira i ptica Divergencija Predstavlja evolucijsko drvo sa divergentnim granama. Zajednički predak doveo je do dva ili više oblika, koji su zauzvrat postali preci mnogih vrsta i rodova. Divergencija - divergentna evolucija - gotovo uvijek odražava ekspanziju adaptacije na nove životne uslove Klasa sisara se podijelila na redove, čiji se predstavnici razlikuju po strukturi, ekološkim karakteristikama, prirodi fizioloških i bihevioralnih adaptacija (insektivori, grabežljivci, kitovi)
189. Pogledajte sliku u svom udžbeniku koja ilustruje primjer konvergentne evolucije. Predložite razloge zašto hordati koji pripadaju različitim klasama imaju sličnu morfološku strukturu
Nesrodne vrste (na slici) postajale su sve sličnije jedna drugoj u toku evolucije. To je rezultat prilagođavanja sličnim uvjetima okoline - velike vodene životinje prilagodile su se brzom plivanju
190. Popuni tabelu "Pravci evolucije"
191. Evolucijske promjene u strukturi i životu organizama navedene su u nastavku:
A) proces fotosinteze
B) pojava hordata
C) pojavu višećelijske
D) izgled cvijeta
E) pojava guste poddlake kod sisara zimi
E) promjena boje dlake kod zeca zimi
H) gubitak probavnog sistema od pantljičara
I) gubitak boje kod nekih vrsta škampa
K) modifikacija listova kaktusa
Napišite slova koja označavaju navedene promjene, u skladu s njihovom pripadnosti glavnim pravcima evolucije
Aromorfoze: A, B, C, D
Idioadaptacije: D, E, K
Degeneracije: F, G, I
Koja je posebnost strukture i života jednoćelijskih životinja?
Koje se adaptacije u strukturi i aktivnosti javljaju kod višećelijskih životinja, za razliku od jednoćelijskih?
Kakav je značaj pojave tri sloja u složenosti organizacije tijela životinja?
Zašto je formiranje vanjskog hitinskog skeleta doprinijelo prilagođavanju insekata životu na kopnu i njihovom širenju po Zemlji?
Koje su progresivne karakteristike hordata osigurale njihovu dalju evoluciju?
Koje su glavne razlike između kralježnjaka i njihovih nekranijalnih predaka u strukturi i funkcijama tijela.
Koje su se promjene u strukturi i funkcijama tijela pojavile kod drevnih vodozemaca zbog klimatskih promjena? do čega je to dovelo?
Koja je prednost u građi i životu ptica i sisara u odnosu na gmizavce?
Navedite glavne faze u evoluciji beskičmenjaka i hordata.
1) sa najrazličitijim genotipovima
2) sa genotipovima koji obezbeđuju formiranje osobina koje su najprikladnije za uslove staništa
3) sa genotipovima koji obezbeđuju formiranje osobina korisnih za ljude
4) nema nasljednih promjena u genotipu.
5. Nasljedna varijabilnost, borba za postojanje i prirodna selekcija su:
1) pokretačke snage evolucije
2) rezultati evolucije organskog svijeta
3) pravci evolucije organskog svijeta
4) glavni obrasci evolucije organskog svijeta.
6. Primjer borbe za postojanje među vrstama je odnos između:
1) mladi borovi u šumskim nasadima
2) koloradska zlatica i njena larva
3) lešinari koji se bore oko plijena
4) lavovi i hijene.
7. Intraspecifična borba za postojanje je:
1) pustinjske biljke koje se "bore protiv suše".
2) konkurencija između sivih i crnih pacova
3) borba između grabežljivca i plijena
4) muško rivalstvo nad ženama.
8. Elementarna jedinica evolucije:
da li je formiranje vanjskog hitinskog skeleta doprinijelo prilagođavanju insekata životu na kopnu i njihovom širenju po Zemlji? 6. Koje su progresivne osobine hordata osigurale njihovu dalju evoluciju? 7.. Koje su glavne razlike između kralježnjaka i njihovih predaka – nekranijalnih u građi i funkcijama tijela.
8. Koje su promjene u strukturi i funkcijama tijela nastale kod drevnih vodozemaca uslijed klimatskih promjena? do čega je to dovelo?
9. Koja je prednost u građi i životu ptica i sisara u odnosu na gmizavce?
10. Navedite glavne faze u evoluciji beskičmenjaka i hordata.
1. Navedite glavne obrasce evolucije.
Evolucija je nepovratna. Organizmi koji su nastali tokom evolucije ne mogu se vratiti u prethodno stanje svojih predaka.
U procesu evolucije dolazi do progresivne komplikacije životnih oblika.
Evolucija je proces neprogramiranog razvoja žive prirode. U procesu evolucije ne postoji svrsishodnost. Njegovo kretanje u potpunosti ovisi o prirodnoj selekciji.
U evoluciji se manifestuje relativnost prilagodljivosti vrsta na okolinu.
2. Koja je sličnost između mikroevolucije i makroevolucije?
Sličnost je u odsustvu razlika u toku ovih procesa, što nam omogućava da ih posmatramo kao dve komponente jedinstvenog razvoja organskog sveta. Razlike: mikroevolucija se odvija na nivou populacija i dovodi do stvaranja novih vrsta, a makroevolucija dovodi do formiranja većih sistematskih jedinica (iznad vrste).
3. Zašto se populacija naziva oblikom postojanja vrste?
Zato što se formiranje nove vrste dešava na nivou populacije.
4. Koju ulogu igra borba za postojanje u evolucionom procesu?
Borba za egzistenciju vodi se kako između jedinki različitih vrsta (interspecifična borba za postojanje) tako i između jedinki iste vrste (intraspecifična borba za postojanje). Druga manifestacija borbe za postojanje je borba sa neživom prirodom.Kao rezultat borbe za postojanje, neke varijacije osobina kod jedne jedinke daju joj prednost u preživljavanju u odnosu na druge jedinke iste vrste sa drugim varijacijama naslijeđenih osobina. Neki pojedinci sa nepovoljnim varijacijama umiru. Naslijeđene osobine koje povećavaju vjerovatnoću preživljavanja i reprodukcije datog organizma, koje se prenose s roditelja na potomstvo, sve će se češće javljati u narednim generacijama. Kao rezultat toga, kroz određeno vrijeme postoji mnogo takvih jedinki s novim karakterima, a ispostavilo se da su toliko različiti od organizama izvorne vrste da već predstavljaju jedinke nove vrste.
5. Opišite glavne pravce evolucije.
Glavni pravci evolucije su biološki napredak i biološka regresija. Napredak je povećanje prilagodljivosti organizama na životnu sredinu, praćeno povećanjem broja i širim rasprostranjenjem vrsta. Smanjenje prilagodljivosti organizama uvjetima okoline, praćeno smanjenjem broja i sužavanjem područja distribucije, naziva se biološka regresija. Biološku regresiju doživljavaju grupe koje nisu bile u stanju da se prilagode promjenama uslova okoline i koje nisu mogle izdržati konkurenciju s drugim grupama.
6. Proširiti značenje specijacije u životu prirode.
Kao rezultat specijacije u prirodi, pojavljuju se novi organizmi koji se prilagođavaju novim uvjetima okoline i mogu naseljavati nova, ranije nenaseljena staništa.
7. U svakom redu tri pojma su međusobno povezana na određeni način. Imenujte ih. Označite četvrti pojam koji nije vezan za njih:
Evolucija, adaptacija, populacija, specijacija; (dodatni pojam "prilagođavanje", ostali pojmovi u liniji su međusobno povezani: populacija je osnovna jedinica evolucije, što dovodi do stvaranja novih vrsta (speciacija).
Mikroevolucija, populacija, fitnes, makroevolucija; (dodatni termin "populacija", budući da su mikro- i makroevolucija procesi povećanja sposobnosti organizama u uslovima životne sredine, što dovodi ili do formiranja nove vrste ili strukture iznad vrste).
Idioadaptacija, aromorfoza, degeneracija, biološki napredak; (dodatni termin "degeneracija" jer je to manifestacija biološke regresije. Svi ostali termini se odnose na biološki napredak).
Prirodna selekcija, umjetna selekcija, fitnes, divergencija. (Dodatni pojam je “vještačka selekcija”, jer je to proces svrsishodnog odabira od strane čovjeka organizama sa kvalitetima organizama koji su mu potrebni i njihova naknadna reprodukcija).
Biološka evolucija podrazumijeva prirodni razvoj živih organizama, koji je praćen promjenama u genetskom sastavu populacija, kao i povećanjem adaptivnih svojstava, pojavom novih vrsta i izumiranjem starih. Svi ovi faktori tokom vremena mijenjaju i ekosistem i biosferu u cjelini.
Osnovna teorija
Postoji nekoliko verzija koje objašnjavaju mehanizme na kojima je izgrađen evolucijski proces. Većina naučnika je sada posvećena spoju populacione genetike i darvinizma. Sintetička teorija objašnjava odnos između genetskih mutacija, odnosno materijala evolucije, i prirodne selekcije (mehanizam evolucije). Evolucijski proces u okviru ove teorije je proces promjene frekvencija alela različitih gena u populacijama vrsta tokom nekoliko generacija.
Obrasci i pravila evolucije
Evolucija je Svaki organizam koji se akumulacijom pozitivnih mutacija prilagodio novim uslovima, pri povratku u prethodnu sredinu moraće ponovo proći put adaptacije. Štoviše, nijedna biološka vrsta se ne može u potpunosti utvrditi, sam Charles Darwin je napisao da čak i ako stanište postane isto kao prije, evoluirana vrsta neće moći da se vrati u svoje prethodno stanje. Odnosno, životinje će moći da se prilagode vraćanju starih uslova, ali ne na "stare" načine.
To se lako može vidjeti u slučaju delfina. Unutrašnja struktura njihovih peraja (zajedno sa kitovima) zadržava karakteristike udova sisara. Mutacije ažuriraju genetski fond generacije, tako da se nikada ne ponavljaju. Unatoč činjenici da su delfini i kitovi promijenili svoje stanište, a petoprsti udovi su se promijenili u peraje, oni su i dalje sisavci. Kao što su gmizavci evoluirali od vodozemaca u određenom stadiju, ali čak i kada se vrate u svoje prethodno okruženje, neće moći proizvesti vodozemce.
Još jedan primjer ovog evolucijskog pravila: zimzeleni grm Ruscus. Na stabljici su sjajni, veliki i debeli listovi, koji su zapravo modificirane grane. Pravi listovi su ljuskavi i nalaze se u sredini ovih "stabljika". U rano proljeće iz sinusa ljuske pojavljuje se cvijet iz kojeg će se kasnije razviti plod. Ruscus se riješio lišća u procesu evolucije, zbog čega se mogao prilagoditi suši, ali je potom ponovo pao u vodeni okoliš, ali umjesto pravog lišća pojavile su se modificirane stabljike.
Heterogenost
Pravila evolucije navode da je proces vrlo heterogen i da nije određen astronomskim vremenom. Na primjer, postoje životinje koje postoje nepromijenjene stotinama miliona godina. Ova tuatara i sabljasti rep su živi fosili. Ali dešava se da se specijacija i modifikacija dešavaju vrlo brzo. U proteklih 800 hiljada godina u Australiji i na Filipinima su se pojavile nove vrste glodara, a Bajkalsko jezero se u proteklih 20 miliona godina obogatilo sa 240 vrsta rakova, koji su podijeljeni u 34 nova roda. Pojava ili promjena vrste ne ovisi o vremenu kao takvom, već je određena nedostatkom kondicije i brojem generacija. Odnosno, što se vrsta brže razmnožava, to je veća stopa evolucije.
zatvoreni sistemi
Procesi poput evolucije i mutacije mogu se odvijati mnogo brže. Ovo se dešava kada su uslovi okoline nestabilni. Međutim, u dubokim okeanima, pećinskim vodama, otocima i drugim izoliranim područjima, evolucija, prirodna selekcija i specijacija su vrlo spori. Ovo objašnjava činjenicu da su ribe s režnjevim perajama ostale nepromijenjene toliko milijuna godina.
Lako je pratiti ovisnost evolucije o stopi prirodne selekcije insekata. Tridesetih godina prošlog stoljeća počeli su se koristiti otrovni lijekovi od štetočina, ali su se nakon nekoliko godina pojavile vrste koje su se prilagodile djelovanju lijeka. Ovi oblici su zauzeli dominantan položaj i brzo se proširili širom planete.
Za liječenje mnogih bolesti često su se koristili jaki antibiotici - penicilin, streptomicin, gramicidin. Pravila evolucije su stupila na snagu: već četrdesetih godina znanstvenici su primijetili pojavu mikroorganizama otpornih na ove lijekove.
uzorci
Postoje tri glavna pravca evolucije: konvergencija, divergencija i paralelizam. Tokom divergencije, uočava se postepeno odstupanje intraspecifičnih karaktera, što na kraju dovodi do novih grupisanja jedinki. Kako razlike u strukturi i načinu nabavke hrane postaju sve izraženije, grupe počinju da se rasipaju na druge teritorije. Ako jedno područje zauzimaju životinje sa istim potrebama za hranom, onda će s vremenom, kada zalihe hrane budu sve manje, one morati napustiti to područje i prilagoditi se različitim uvjetima. Ako na istoj teritoriji postoje vrste sa različitim potrebama, konkurencija među njima je mnogo manja.
Živopisan primjer kako se događa evolucijski proces divergencije je 7 vrsta jelena međusobno povezanih: to su sobovi, maral, los, pjegavi jelen, jelen lopatar, mošus i srna.
Vrste sa visokim stepenom divergencije sposobne su ostaviti veliko potomstvo i manje se takmičiti jedna s drugom. Kada se divergencija karaktera pojača, populacija se dijeli na podvrste, koje se, zbog prirodne selekcije, na kraju mogu pretvoriti u zasebne vrste.
zajedničkost
Konvergencija je evolucija živih sistema, zbog čega nepovezane vrste imaju zajedničke karakteristike. Primjer konvergencije je sličnost oblika tijela između delfina (sisara), morskih pasa (riba) i ihtiosaura (gmizavaca). To je rezultat postojanja u istom staništu i istim uslovima života. Agama za penjanje i kameleon također nisu povezani, ali su vrlo slični po izgledu. Krila su također primjer konvergencije. Kod slepih miševa i ptica nastali su promjenom prednjih udova, ali kod leptira su to izrasline tijela. Konvergencija je vrlo česta među raznolikostima vrsta na planeti.
Paralelizam
Ovaj izraz dolazi od grčkog "parallelos" što znači "hodati rame uz rame", a ovaj prevod dobro objašnjava njegovo značenje. Paralelizam je proces nezavisnog sticanja sličnih strukturnih karakteristika među blisko povezanim genetskim grupama, koji nastaje usled prisustva osobina naslijeđenih od zajedničkih predaka. Ova vrsta evolucije je široko rasprostranjena u prirodi. Primjer za to je pojava peraja kao prilagodbi na vodenu sredinu, koje su se kod morževa, uhastih tuljana i pravih tuljana formirale paralelno. Također, među mnogim krilatim insektima, došlo je do prijelaza prednjih krila u elitru. Ribe s perajima imaju znakove vodozemaca, a gušteri s zubima imaju znakove sisara. Prisustvo paralelizma svedoči ne samo o jedinstvu, već io sličnim uslovima postojanja.
