Решебник по биологии 11 класс Пасечник §15

Виды приспосабливаются к условиям среды путем развития адаптаций, которые позволяют им выживать и размножаться в конкретных условиях. Например, кактусы в пустынях имеют толстую кожицу и редуцированные листья, чтобы сохранять влагу. У белых медведей есть густой мех и толстый слой жира, которые помогают ему выживать в условиях Арктики. Интересным примером являются галапагосские вьюрки, которые адаптировались к разным типам пищи, что привело к изменению их клювов.

Под макроэволюцией понимают процессы изменения состава жизненных форм на Земле в течение достаточно длительных промежутков времени, когда старые формы сменяют новые, а также процессы образования из видов новых родов, из родов – новых семейств и так далее в восходящем порядке.

Движущими силами макроэволюции являются: естественный отбор, изменчивость, наследственность, репродуктивная изоляция.

Естественный отбор при различных направлениях биологического прогресса играет ключевую роль, определяя успех популяций в освоении новых условий среды. Его характер может меняться в зависимости от пути, которым организм достигает прогресса:

1) при ароморфозах носит преобразующий характер: закрепляет крупные изменения в строении или функционировании организмов, которые помогают им освоить новые экологические ниши или улучшить общую организацию. Например, развитие легких и конечностей у позвоночных животных стало основой для освоения суши;

2) при идиоадаптациях приобретает стабилизирующий характер, так как организм совершенствует специализированные приспособления для конкретных условий среды. Например, разнообразие форм клювов у галапагосских вьюрков связано с адаптацией к различным источникам пищи;

3) при дегенерации направлен на упрощение структуры организма, что позволяет ему более успешно выживать в специфических условиях. Например, ленточные черви, утратившие органы пищеварения и передвижения, но получившие преимущества в существовании за счет организма-хозяина.

Появление эукариот стало возможным благодаря нескольким крупным ароморфозам, которые повысили уровень организации клетки:

1) формирование ядра, отделенного от цитоплазмы мембраной;

2) появление мембранных органоидов (митохондрии, которые обеспечили клетку высокоэффективным способом получения энергии за счет аэробного дыхания)

3) развитие цитоскелета, который позволил клетке менять форму, двигаться и активно захватывать веществ из внешней среды, что создало предпосылки для появления фагоцитоза и многоклеточности.

Выделяют два главных направления эволюции:

1. Биологический прогресс – успешное эволюционное развитие систематической группы, которое связано с увеличением числа входящих в нее видов и подвидов, расширением ареала, повышением численности особей и т.д. Результатом становятся существенные изменения внешнего строения и физиологии организмов. Прогрессивная эволюция характерна для цветковых растений, насекомых, брюхоногих моллюсков, костистых рыб, птиц и плацентарных млекопитающих.

2. Биологический регресс – характеризуется сужением ареала, уменьшением численности особей, популяций и видов. Часто приводит к вымиранию видов. Регрессивная эволюция характерна для древовидных папоротников, двоякодышащих рыб, яйцекладущих млекопитающих и других представителей реликтовых групп организмов.

Биологический прогресс в группе макроэволюционных изменений может достигаться группой организмов тремя путями:

1. Ароморфоз – существенное, крупное и принципиально новое макроэволюционное изменение, которое повышает общий уровень организации группы живых существ, в результате чего жизнедеятельность организмов улучшается. Например, у животных это появление живорождения, возникновение замкнутой кровеносной системы или способность к поддержанию постоянной температуры тела. У растений – способность к поддержанию и регулированию газообмена в листьях, появление цветка и сосудистой системы;

2. Идиоадаптация – прогрессивные, но мелкие, по сравнению с ароморфозом, эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организма к условиям среды обитания, но не сопровождаются изменением основных черт организации, повышением интенсивности жизнедеятельности организма. Например, защитная окраска у животных, уплощение тела у донных рыб, приспособленность к полету у некоторых млекопитающих (летяги, летучие мыши);

3. Дегенерация – упрощение организации, утрата ряда систем и органов, частичная связь с переходом к паразитическому образу жизни. Например, появление крючков и присосок или значительное развитие органов размножения у паразитических червей.

Паразитизм нельзя отнести к биологическому регрессу в его классическом смысле. Несмотря на то, что паразиты утратили органы или функции, например пищеварительную систему, это является следствием их высокой адаптации к паразитическому образу жизни. Упрощение строения позволяет паразитам более эффективно использовать ресурсы хозяина, что делает их жизнеспособными и успешными в своей экологической нише.

Макроэволюция и микроэволюция являются двумя уровнями одного и того же эволюционного процесса. Они обусловлены действием естественного отбора, мутаций, генетического дрейфа и других эволюционных механизмов. Основой макро- и микроэволюции являются изменения в генофонде популяций, которые закрепляются в результате отбора и других факторов.

Различия заключаются в масштабах изменений. Макроэволюция охватывает процессы, которые происходят на уровне выше вида. Она связана с появлением новых видов, родов, семейств и крупных таксономических групп. Примером макроэволюции является развитие млекопитающих из древних рептилий или появление цветковых растений.

Микроэволюция описывает эволюционные процессы, происходящие в пределах одной популяции или вида. Это небольшие изменения в частотах аллелей, которые приводят к адаптации к окружающей среде или формированию новых популяций. Например, адаптация бактерий к антибиотикам, изменение окраски животных в зависимости от среды обитания.

Таким образом, микроэволюция является базой для макроэволюции, которая демонстрирует результаты долгосрочного накопления микроэволюционных изменений.

Доказательства эволюции

Эволюция, как процесс, имеет множество доказательств, которые можно разделить на несколько групп. Среди них наиболее значимыми являются:

1) палеонтологические – включают ископаемые останки, которые показывают последовательность развития организмов. Например, переходные формы, такие как археоптерикс, демонстрируют связь между рептилиями и птицами, а окаменелости рыбоподобных предков амфибий свидетельствуют о выходе позвоночных на сушу;

2) сравнительно-анатомические – доказывают эволюцию на основе сходства строения организмов. Гомологичные органы, например, конечности позвоночных, подтверждают общего предка. Рудименты, такие как остатки тазовых костей у китов, говорят о том, что эти организмы произошли от наземных предков;

3) эмбриологические – показывают, что на ранних стадиях развития эмбрионы различных видов имеют сходные черты. Например, у эмбрионов птиц, рыб и млекопитающих формируются жаберные дуги, что указывает на наличие общего предка;

4) молекулярно-генетические – подтверждают эволюцию через сходство ДНК и белков у различных организмов. Генетические исследования показывают, что человек и шимпанзе имеют 98 – 99% общих генов, что доказывает их близкое родство;

5) биогеографические – объясняют распределение видов на планете. Например, наличие уникальных видов на островах, таких как галапагосские вьюрки, свидетельствует о влиянии изоляции на видообразование.

Животные смогли выйти на сушу только после растений, так как именно растения создали подходящую среду обитания. Они закрепили почву своими корнями, наполнили атмосферный воздух кислородом и стали источником пищи для первых наземных животных. Появление плотной растительности также обеспечило убежище и возможности для адаптации животных к наземной среде.

Обсудите с одноклассниками вопрос о том, какие направления биологического прогресса сопровождали эволюцию человека вплоть до появления человека разумного.

Эволюция человека сопровождалась различными направлениями биологического прогресса, такими как: ароморфозы, идиоадаптации и деградации. Ароморфозы сыграли ключевую роль в развитии человека. Одним из важных было увеличение объема головного мозга, что позволило разработать абстрактное мышление, язык и социальные навыки. Прямохождение также стало крупным эволюционным достижением, позволившим человеку освободить руки для использования орудий труда.

Идиоадаптации проявились в развитии культурных и социальных особенностей. Например, использование огня, изобретение одежды, строительство жилья позволили человеку приспосабливаться к разным климатическим условиям.

Деградации, хоть и встречаются редко, но также имеют место в эволюции человека. Например, уменьшение размера челюсти и количества зубов связано с переходом на термически обработанную пищу, что облегчило ее переработку и привело к утрате некоторых функций.