Эволоюция и происхождение жизни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биология

 

 

Эволюция и происхождение жизни

Экология

 

 

 

 

 

 

Эволюция и происхождение жизни

Борьба за существование и естественный отбор

Причина БЗС: организмов рождается гораздо больше, чем может выжить, поэтому для них всех не хватает пищи и территории.

Определение БЗС: это совокупность взаимоотношений организма с другими организмами и с окружающей средой.

Формы БЗС:

• Внутривидовая прямая

• Внутривидовая косвенная

• Межвидовая прямая

• Межвидовая косвенная

• С условиями окружающей среды

Самой ожесточенной является внутривидовая косвенная, т.к. организмы одного вида не могут разойтись в потребностях.

Следствие БЗС: естественный отбор.

Определение ЕО: избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов.

Формы ЕО:

• Стабилизирующий – действует в постоянных условиях, сохраняет признаки вида

• Движущий – действует в изменяющихся условиях, приводит к изменению признаков

Материалом для ЕО является наследственная изменчивость.

Следствия ЕО:

• Эволюция.

• Возникновение новых видов

• Приспособленность организмов к условиям окружающей среды.

Любая приспособленность относительна, т.е. приспосабливает организм только к одним определенным условиям. При изменении условий приспособленность может стать бесполезной или даже вредной.

Вид, критерии вида

Вид – это совокупность особей, сходных по критериям вида до такой степени, что они могут в естественных условиях скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Плодовитое потомство – которое само может размножаться. Пример неплодовитого потомства – мул, гибрид осла и лошади.

Критерии вида – это признаки, по которым сравнивают 2 организма, чтобы определить, относятся они к одному виду или к разным. 
1) Морфологический – внутреннее и внешнее строение 
2) Физиолого-биохимический – как работают органы и клетки. 
3) Поведенческий – поведение, особенно в момент размножения 
4) Экологический – совокупность факторов внешней среды, необходимых для жизни вида 
5) Географический – ареал, т.е. территория, на которой живет данный вид. 
6) Генетико-репродуктивный – сходство по количеству и строению хромосом, позволяющее организмам давать плодовитое потомство.

По одному критерию нельзя судить о виде. Например: 
1) Существуют виды-двойники, которые морфологически друг от друга не отличаются, но имеют разное количество хромосом и генетико-репродуктивный критерий не дает им размножаться.

2) Все критерии, кроме  генетико-репродуктивного, позволяют ослу и лошади размножаться.

Популяция - дивергенция - 
изоляция – видоообразование

Популяция – это

• совокупность особей одного вида

• длительно проживающих в определенной части ареала

• внутри популяции скрещивание свободное

• между популяциями скрещивание ограничено.

Дивергенция – это накопление различий между популяциями. Причины: 
1) Популяции живут в разных местах, следовательно, в разных условиях. ЕОприспосабливает каждую популяцию к своим условиям. 
2) Материалом для ЕО являются мутации, а они случайны, следовательно в каждой популяции свои.

Репродуктивная изоляция – это невозможность скрещивания. Между популяциями одного вида имеется относительная изоляция, т.е. раз в несколько тысяч лет обмен генами все-таки происходит.

Если изоляция между популяциями станет абсолютной, то различия между ними, будут постепенно накапливаться, и 2 популяции превратятся в 2 разных вида, т.е. произойдет видообразование.

Виды изоляции/видообразования: 
1) Географическая – когда между популяциями имеется непреодолимая преграда – гора, река, очень большое расстояние. Например, лиственница сибирская и лиственница даурская (на дальнем востоке). 
2) Экологическая (биологическая) – когда 2 популяции живут на одной территории, но не могут скрещиваться. Например, разные популяции форелей живут в озере Севан, но нереститься уходят в разные реки, впадающие в это озеро.

Основные направления эволюции

Биологический прогресс: увеличение количества особей, расширениеареала, увеличение количества подчиненных систематических единиц (например, внутри класса увеличивается количество отрядов). 
Причина: хорошая приспособленность вида к условиям окружающей среды. 
Пример: крысы, тараканы, кошки.

Биологический регресс: уменьшение количества особей, сужение ареала, уменьшение количества подчиненных сис-единиц. 
Причина: окружающая среда меняется быстрее, чем вид успевает к ней приспосабливаться. 
Примеры: киты, слоны, гепарды.

Способы достижения биологического прогресса

Ароморфоз:

• крупное изменение

• полезное в различных условиях

• приводит к возникновению крупных сис-единиц (типов, классов)

Например: появление цветка у растений, появление шерсти у млекопитающих.

Идиоадаптация:

• небольшое изменение

• полезное только в одних определенных условиях

• приводит к появлению небольших сис-единиц (видов, родов)

Например: приспособление цветка к опылению муравьями, расчленяющая окраска шерсти у зебры.

Дегенерация: исчезновение органа или системы органов, не нужных в новых условиях. Происходит при переходе к сидячему, подземному/пещерному и паразитическому образу жизни.

Например: у аскариды хуже, чем у свободноживущих нематод, развиты нервная система и органы чувств.

Сравнительно-анатомические 
доказательства эволюции

Рудименты – органы, которые были хорошо развиты у эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, у человека: волосы на теле, третье веко, копчик, мышца, двигающая ушную раковину, аппендикс. У кита – кости таза.

Атавизмы – органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека – волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы – это уродства, а рудименты есть у всех.

Гомологичные органы – внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции. Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.

Аналогичные органы -  внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции. Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.

Эмбриологические и палеонтологические 
доказательства эволюции

Эмбриологические

1) В зародышевом (эмбриональном) развитии организмов проявляются  признаки, которых во  взрослом состоянии нет – это признаки эволюционных предков. Например,

• все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);

• двуслойный зародыш (бластула) соответствует кишечнополостным;

• зародыш человека покрыт шерстью.

2) Закон зародышевого  сходства (Бэр): «В онтогенезе сначала  выявляются признаки высших таксономических  категорий, затем низших. (Например, в онтогенезе курицы сначала  проявляются черты типа хордовых, затем подтипа позвоночных, затем  класса птиц и т.п.)

3) Биогенетический закон (Мюллер-Геккель): «Онтогенез (индивидуальное  развитие) организма есть краткое  повторение его филогенеза (эволюционного  развития)

Палеонтологические

1) Окаменевшие остатки  и отпечатки древних организмов  являются прямым доказательством  эволюции.

2) Филогенетические ряды (ряды эволюционного развития  организма) например, полностью установлен  филогенетический ряд лошади.

3) Переходные формы

• археоптерикс (пресмыкающиеся → птицы)

• от пресмыкающихся – длинный хвост, зубы, пальцы на крыльях

• от птиц – перья, цевка, 4 пальца на ногах

• зверозубый ящер (пресмыкающиеся → млекопитающиме)

• латимерия (рыбы → земноводные)

• семенные папоротники (папоротники → голосеменные)

• эвглена зеленая (животные – растения)

Озон

Считается, что атмосфера древней земли не содержала кислорода, была восстановительной (аммиак, метан, сероводород, водород, пары воды). Раз не было кислорода О2, значит не было и озона О3, и ультрафиолетовые лучи проходили насквозь через всю атмосферу. Они ионизировали атмосферу, что приводило к сильным грозам. Во время гроз под действием электрических разрядов из газов атмосферы образовывались простые органические вещества – аминокислоты, жирные кислоты, моносахара (гипотеза Опарина, подтверждается опытом Миллера). Мономеры падали в океан и там накапливались, так постепенно образовался «питательный бульон».

В океане образовалась жизнь. Первые организмы были гетеротрофами, они быстро поглотили все питательные вещества из бульона, затем возникли автотрофы. Фотосинтезирующие бактерии стали первыми выделять кислород в атмосферу. Сначала он весь расходовался на окисление земной коры, затем стал постепенно накапливаться. В верхних слоях атмосферы кислород превращался в озон, озон стал задерживать (поглощать) ультрафиолетовые лучи, возникли предпосылки выхода жизни на сушу. (Ультрафиолетовые лучи разрывают ДНК, до озонового экрана жизнь могла существовать только в океане, т.к. вода поглощает ультрафиолет).

Этапы эволюции человека

Дриопитек 25-15 млн.

Австралопитек (человек умелый) 
5,5 млн. – 2 млн.   
Находки: в Южной и Восточной Африке 
Рост около 130 см. Мозг около 600 мл. 
Примерно 3 млн. лет назад начали изготавливать примитивные орудия труда из гальки (человек умелый).

Древнейший человек (питекантроп, человек прямоходящий) 
2 млн. – 300  тыс. 
Находки: питекантроп (о. Ява), синантроп (Китай), Гейдельбергский человек (Германия).

Рост около 165 см. Мозг 900-1100 мл. 
Могли использовать огонь, изготавливали примитивные каменные орудия труда.

Древний человек (неандерталец, человек разумный неандертальский) 
250 тыс. – 35 тыс. 
Первая находка – в Германии, в долине реки Неандер. Затем были найдены в Африки, Азии, Европе. 
Рост 165 см. Мозг 1400-1600 мл. 
Могли добывать огонь, изготавливали разнообразные каменные орудия труда.

Современный человек (кроманьонец, человек разумный разумный) 
40 тыс. – настоящее время 
Впервые найден в Франции в гроте Кромань. Затем были обнаружены в Европе, Азии, Африке, Австралии 
Рост 180 см. Мозг 1200-1500 мл.

Орудия труда из камня, кости, дерева. Могли шить одежду и строить жилища. Было развито гончарное дело. Развивались искусство, религия.

Факторы эволюции человека, расы

На ранних этапах эволюции человека главенствовали биологические факторы эволюции – изменчивость, борьба за существование, естественный отбор и т.п.

На поздних этапах эволюции человека главными стали социальные факторы эволюции –

• стадный образ жизни,

• звуковая сигнализация,

• способность использовать орудия труда,

• использование огня,

• развитие речи.