Что понимают под эволюцией природы в современной биологии
Что понимают под эволюцией природы в современной биологии
Подробное решение Праграф § 37 по биологии для учащихся 9 класса, авторов В.В. Пасечник, А.А. Каменский, Е.А. Криксунов
1. Что вам известно о происхождении растений и животных?
2. Что такое эволюция? Какие доказательства её существования вам известны?
Об эволюционном развитии органического мира свидетельствуют многие факты, накопленные разными науками о природе, в первую очередь палеонтологией, морфологией и анатомией, цитологией, эмбриологией, биогеографией и др.
Рассмотрим некоторые из этих доказательств.
К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят:
1. Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гласит: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа».
2.Биогенетический закон Геккеля-Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития.
Морфологические доказательства. К доказательствам эволюции этой группы относятся:
1) Сравнительно-анатомические исследования показали наличие в современной флоре и фауне переходных форм организмов, сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц.
2) Наличие в пределах класса, типа гомологичных органов, образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза.
Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:
1) Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах.
2) Сведения об ископаемых переходных формах.
К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции относятся следующие:
1. Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволюционного процесса.
2. Особенности фауны и флоры островов также свидетельствуют в пользу эволюции. Органический мир материковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно.
Вопросы
1. Что понимают под эволюцией природы в современной биологии?
В современной биологии эволюция рассматривается как сила, ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени.
2. Что является фундаментальным следствием признания существования эволюции?
Следствием признания существования эволюции стало дальнейшее развитие биологии. Это послужило стимулом для развития разных биологических дисциплин — сравнительной анатомии и эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии и многих других наук. Идеи эволюционизма распространились далеко за пределы биологии, проникнув в другие области естествознания.
3. Как Ж. Б. Ламарк объяснял многообразие видов и приспособленность организмов к конкретным условиям среды?
Ж. Б. Ламарк полагал, что определённые органы или системы органов у животных и растений по мере упражнения должны совершенствоваться, а затем закрепляться в следующих поколениях. Он ошибочно выводил факторы эволюции из будто бы присущего всему живому стремления к совершенствованию.
4. В чём заключаются основные положения учения Ч. Дарвина?
Теорию Дарвина можно сформулировать в виде следующих принципиальных положений.
1. Все организмы, населяющие нашу планету, изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных принадлежащих к одному виду животных или растений.
2. В природе рождается особей каждого вида больше, чем позволяют прокормить ресурсы среды. Это ведёт к борьбе за существование между ними. В результате выживают особи, обладающие наиболее выгодными в данных условиях среды признаками, т. е. происходит естественный отбор.
3. Сохранённые естественным отбором особи оставляют потомство, передавая свои признаки по наследству. Это обеспечивает существование того или иного вида на протяжении длительного времени.
5. Почему учение Дарвина не потеряло своей актуальности в настоящее время?
Идеи Дарвина убедительно обоснованы и до сих пор нет достоверных данных, которые полностью их опровергали бы.
Задания
1. Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом (см. ниже), сделайте вывод о том, каковы были взгляды большинства учёных-биологов в отношении происхождения видов и их многообразия на Земле до публикации Ч. Дарвином своих фундаментальных работ.
Весь исторический период, вплоть до середины XIX века, шло накопление экспериментального материала, подтверждающего реальное направление в эволюции органического мира, что и подготовило почву под формирование материалистического учения Дарвина, перевернувшего многое в развитии теоретических воззрений на развитие природы, существовавших до появления эовлюционного учения Чарльза Роберта Дарвина.
2. Подготовьте сообщения/мультимедиапрезентации о Ч. Дарвине как учёном-исследователе и основоположнике учения об эволюции органического мира.
Дарвин появился на свет в Шрусбери (графство Шропшир) 12 февраля 1809 г. в достаточно обеспеченной многодетной семье врача. Членам этого семейства были присущи высокий культурный уровень, интеллект, широкий кругозор. В частности, Эразм Дарвин, дед Чарльза, снискал известность как врач, философ, литератор.
Искренний интерес к жизни природы, склонность к собирательству у мальчика пробудился еще в детстве. В 1817 г. умирает мать, и в 1818 г. Чарльза и Эразма, старшего брата, отдают в местный пансион. С 1825 г. Чарльз Дарвин изучает медицину в Эдинбургском университете. Не чувствуя расположенности к этой профессии, он забросил учебу и по настоянию рассерженного отца поступил учиться на богослова в Кембридж, хотя не был полностью убежден в истинности христианских постулатов. Природные склонности, участие в жизни научных обществ, знакомство с ботаниками, зоологами, геологами, экскурсии естественноисторической направленности сделали свое дело: из стен христианского колледжа Чарльз Дарвин в 1831 г. вышел натуралистом-коллектором.
В этом качестве он на протяжении пяти лет (1831-1836) принимал участие в кругосветном путешествии на корабле, куда попал по рекомендации друзей. В ходе плавания им были собраны замечательные коллекции, а свои впечатления и наблюдения он изложил в двухтомнике под названием «Путешествие вокруг света на корабле «Бигль», который сделал его известным в научном сообществе. Из этого плавания Чарльз вернулся сформированным ученым, который в науке видел единственное призвание и смысл жизни.
Возвратившись в Англию, Дарвин работал секретарем Лондонского геологического общества (1838-1841), в 1839 г. вступил в брак с Эммой Веджвут, которая впоследствии родила ему 10 детей. Слабое здоровье заставило его в 1842 г. покинуть английскую столицу и поселиться в имении Даун (графство Кент), с которым была связана вся его дальнейшая биография.
Своей теорией эволюции органического мира Земли, которую назвали дарвинизмом, ученый произвел настоящий фурор, расколов научное сообщество на два противоборствующих лагеря. Его учение было очень тщательно разработано, имело в своей основе огромное количество фактического материала, растолковывало явления, которым до тех пор не существовало объяснения, открывало огромные исследовательские перспективы, и все эти факторы способствовали тому, что дарвинизм быстро укреплял позиции.
Способствовала этому и сама личность его создателя. По свидетельству современников, Дарвин был не просто исключительно авторитетным ученым, а простым, скромным, дружелюбным, тактичным человеком, корректно относившимся даже к непримиримым оппонентам. Пока в мире бушевали нешуточные страсти по поводу теории эволюции, главный возмутитель спокойствия следил за перипетиями, ведя уединенную жизнь, и по-прежнему занимался научными исследованиями, несмотря на крайне слабое здоровье.
Параллельно с победоносным шествием дарвинизма его автор становился обладателем все большего количества всевозможных регалий от научных сообществ, начало которым положила коплеевская золотая медаль от Лондонского королевского общества в 1864 г. В 1882 г. ученый, совершивший беспрецедентный научный переворот, тихо скончался в Дауне. Тело Чарльза Дарвина перенесли в Вестминстерское аббатство, где похоронили возле Ньютона.
Эволюционная теория: от Линнея до Дарвина
теория по биологии 🌿 эволюция
Под эволюцией в биологии подразумевается необратимое историческое развитие живой природы. Это явление касается каждого процесса организма на всех его уровнях организации. Именно эволюция приводит к образованию новых видов и подвидов. Описать данный процесс и понять его суть пытались многие ученые в разное время. Сам термин ввели в XVIII веке.
Систематика по Карлу Линнею (1707 г. – 1778 г.)
Линнею принадлежит важное нововведение – бинарная номенклатура, благодаря которой виды теперь назывались двумя словами, первое из которых – род организма.
Карл Линней выделил три царства живой природы: Растения, Животные и Минералы. Далее он выделил классы, а за единицу системы он выбрал вид. В понимании Линнея определение вида было следующим: «Вид – совокупность особей сходных по строению».
Человека ученый отнес к классу Млекопитающих, отряду Приматов. По своим взглядам Линней был креационистом, то есть считал, что все, живой и неживое, произошло от Бога. Отнести человека к приматам и выдержать возмущения и критику было серьезным испытанием для ученого.
Эволюция по Жану Батисту Ламарку (1744 г. – 1829 г.)
Этот французский ученый ввел в научный мир термин «биология», а также продолжил дело Линнея, занимаясь систематикой. Ламарк заметил, что сходства есть у животных, располагающихся по систематике достаточно далеко.
Именно Ламарк разделил животный мир на позвоночных и беспозвоночных. Он выделил 10 классов беспозвоночных, вместо 2, как это сделал Линней. Некоторые таксоны используются и на сегодняшний день. Размышления о сходствах и различиях животных натолкнули ученого на мысль о том, что все в природе создавалось постепенно, с усложнением. Кроме того, у каждого организма, по его мнению, было стремление к прогрессу, которое при должном усилии может привести к развитию признака. Затем потомство будет иметь эти благоприятные признаки. Это он и считал движущей силой эволюции. Однако, такая точка зрения, конечно же, ошибочна. Также Ламарк полагал, что органы могут появляться и упраздняться (редуцироваться) за ненадобностью.
Предпосылки возникновения учения Чарльза Дарвина
Прежде чем появилась самая верная с точки зрения современной биологии теория эволюции, было совершено множество открытий и написано большое количество исследовательских работ, с которыми ознакомился Чарльз Дарвин. Он собрал все полученные знания, практически как пазл, в одну стройную теорию
Если Вы уже хотя бы косвенно знакомы с сутью эволюционной теории Дарвина, то в высказываниях и открытиях выше Вы уже наверняка заметили практически дословные положения теории.
Эволюция по Чарльзу Дарвину (1809 г. – 1882 г.)
Дарвин раскрыл движущие силы эволюции (борьба за существование и естественный отбор).
Естественный отбор – сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных. Именно естественный отбор – направляющая движущая сила.
Основу для эволюции дает наследственная изменчивость, предоставляя тем самым для нее материал.
Положения теории Дарвина
Теория Чарльза Дарвина актуальна и на сегодняшний день. Благодаря развитию науки она дополняется новыми фактами.
Дарвинизм — по имени английского натуралиста _________(А) — направление эволюционной мысли, приверженцы которого согласны с основными идеями Дарвина в вопросе эволюции, согласно которым главным ___________(Б) эволюции является _______________(В) отбор. В широком смысле нередко (и не совсем правильно) употребляется для обозначения эволюционного учения или эволюционной биологии в целом. Дарвинизм противопоставляют идеям ____________(Г) который считал, что основной движущей силой эволюции является присущее организмам стремление к _____________(Д).
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Не секрет, что основоположник Дарвинизма — Чарльз Дарвин. 8)
Идеи Дарвина противоположны идеям Ламарка, который полагал, что основой эволюции является стремление организма к прогрессу, совершенству. 6) 3)
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Ламаркизм — эволюционная концепция, основывающаяся на теории, выдвинутой в начале XIX века _________(А) в трактате «Философия зоологии». В широком смысле к ламаркистским относят различные эволюционные теории, возникшие в XIX — первой трети XX веков, в которых в качестве основной____________(Б) силы эволюции рассматривается внутреннее стремление к__________(В). Как правило, большое значение в таких теориях придаётся и влиянию__________(Г) органов на эволюционные судьбы организмов, поскольку предполагается, что последствия упражнения и неупражнения могут передаваться по_________________(Д).
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
«Ламаркизм» явно произошло от Ламарка, несложно догадаться, что это его теория. 6)
Во втором пункте пропущено слово «движущей», это биологический термин. 2)
В теории Ламарка движущей силой эволюции являлось стремление к совершенствованию. Или же, к прогрессу. 5)
Большое значение в таких теориях придается влиянию упражнения органов, предполагалось, что последствия упражнения и неупражнения могут передаваться по наследству. 4) 3)
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Теория креационизма — теория трансформизма — эволюционная теория Ламарка — эволюционное учение Дарвина — синтетическая теория эволюции.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Задание EB16929 Установите соответствие между особенностями действия эволюционного фактора и факторами, для которых эти особенности характерны.
| ОСОБЕННОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФАКТОРА | ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ |
А) один из источников эволюционного материала Б) представляет собой колебания численности популяций В) действие фактора направленно Г) обеспечивает селекцию генотипов Д) носит случайный характер Е) изменяет частоту аллелей в генофонде популяции 1) популяционные волны 2) естественный отбор |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Про естественный отбор речь уже шла в заданиях выше.
Популяционные волны представляют собой колебания численности особей популяции, носит это явление случайный характер.
Источник эволюционного материала — популяционные волны. 1)
Колебания численности популяций — популяционный волны. 1)
Действует направлено — естественный отбор, так как он направлен на отбор наиболее приспособленный особей. 2)
Селекция генотипов — естественный отбор. 2)
Случайный характер — популяционные волны. 1)
Изменяет частоту аллелей в генофонде популяции — естественный отбор. 2)
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Утверждения, относящиеся к теории Ч. Дарвина: внутри вида расхождение признаков, приводит к видообразованию; естественный отбор — направляющий фактор эволюции; при создании сортов и пород направляющим фактором служит искусственный отбор.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
В соответствии с СТЭ (синтетической теорией эволюции) к движущим силам эволюции относят: изоляцию, мутационную изменчивость, естественный отбор. Под цифрами 2 и 3 — результат эволюции; 6 — направление эволюции.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Синтетическая теория эволюции — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
К факторам эволюции относят: изоляцию мутационный процесс, естественный отбор.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Движущие силы эволюции: мутационный процесс, естественный отбор, популяционные волны.
Мутация — это внезапное наследственное изменение, вызванное резким структурным и функциональным изменением генетического материала.
Естественный отбор — основной фактор эволюции, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками.
Популяционные волны (волны численности,волны жизни) — резкие колебания численности особей популяции вследствие естественных причин.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Эволюция живой природы. Эволюционная теория. Движущие силы эволюции.
Эволюция живых систем
Эволюционное учение
Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.
Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.
Развитие эволюционных идей
Учение Дарвина сводится к следующему:
Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это
Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, развития, функции).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.
Борьба за существование — весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование не является «борьбой» в прямом смысле слова, фактически это стратегия выживания и способ существования организма. Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными факторами окружающей среды. Внутривидовая борьба — борьба между особями одной популяции. Всегда идёт очень напряжённо, так как особи одного вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов. Идёт, когда виды конкурируют за одни и те же ресурсы либо когда они связаны отношениями типа «хищник – жертва». Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу. В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведёт к естественному отбору.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.
На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.
Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)
| Признаки | Эволюционная теория Ч. Дарвина | Синтетическая теория эволюции (СТЭ) |
| Основные результаты эволюции | 1) Повышение приспособленности организмов к условиям среды; 2) повышение уровня организации живых существ; 3) увеличение многообразия организмов | |
| Единица эволюции | Вид | Популяция |
| Факторы эволюции | Наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор | Мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор |
| Движущий фактор | Естественный отбор | |
| Трактовка термина естественный отбор | Выживание более приспособленных и гибель менее приспособленных форм | Избирательное воспроизводство генотипов |
| Формы естественного отбора | Движущий (и половой как его разновидность) | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный |
Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.
Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).
Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.
Мутационная и комбинативная изменчивость.
Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.
Популяционные волны и дрейф генов.
Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.
Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).
Формы естественного отбора
Краткая история эволюции органического мира
Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.