Сообщение на тему основные закономерности эволюции. Основные закономерности эволюции (биологический прогресс и регресс). Образование новых родов, семейств

Цели урока:

• Сформировать у учащихся знания о типах эволюционных изменений.
• Рассмотреть на конкретных примерах пути эволюции органического мира и соотношение между ними.
• Ознакомить с главными направлениями эволюции органического мира – биологическим прогрессом и биологическим регрессом.
• Показать роль русских ученых в развитии эволюционного учения.
• Сформировать навыки определения ароморфозов и идиоадаптаций в растительном и животном мире.

Оборудование: учебное пособие по биологии «Гомологичные и аналогичные органы растений и животных», презентация к уроку.

ХОД УРОКА

I. Актуализация опорных знаний

– Что такое биологическая эволюция? (Б. эволюция это необратимое развитие органического мира).
– Какой эволюционный процесс называется микроэволюцией? (Процесс образования новых видов).
– Что такое макроэволюция? (Процесс образования более крупных систематических единиц – родов, семейств и т.д.).

II. Новый материал

1. Типы эволюционных изменений (лекция, беседа).

(По ходу просмотра слайдов ученики записывают определения в тетрадь).

К основным типам эволюционных изменений относятся параллелизм, конвергенция и дивергенция (Приложение 1 , слайд 2).

Параллелизм – независимое приобретение сходных признаков родственными организмами, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, строение тела млекопитающих, населяющих дождевые леса Африки и Южной Америки, имеет общее сходство (Приложение 1 , слайд 3).

Конвергенция – возникновение сходных черт строения у неродственных организмов, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, крупным водным хищникам дали начало четыре группы животных: моллюски, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.
Какие общие черты строения можно выделить у этих животных, принадлежащих к различным систематическим группам (Приложение 1 , слайд 4)? (Плавники, обтекаемая форма тела).
Конвергентная эволюция затрагивает лишь внешнее строение организмов, которое связано с условиями среды обитания. Крыло птицы и бабочки являются приспособлением для полета, но происхождение и строение этих органов различно. Органы разные по происхождению, но выполняющие сходные функции называются аналогичными (Приложение 1 , слайд 5)

Дивергенция – расхождение признаков в приделах популяции, вида, возникающее под действием естественного отбора, приводящее к возникновению новых видов, отрядов, классов и т.д.

В результате дивергентной эволюции класс млекопитающих распался на многочисленные отряды, представители которых отличаются по строению, образу жизни, характеру физиологических и поведенческих адаптаций (Приложение 1 , слайд 6).
– Что явилось причиной образования многочисленных групп млекопитающих? (Адаптация к различным условиям окружающей среды)
Видоизмененные конечности кита, птицы, летучей мыши, крота, крысы – результат дивергентной эволюции. Эти органы имеют одинаковый общий план строения, но выполняют различные функции. Такие органы называются гомологичными (Приложение 1 , слайд 7).

2. Пути и направления эволюции органического мира

В разработку проблемы эволюции значительный вклад внесли крупные российские ученые А.Н. Северцев и И.И. Шмальгаузен. Они установили, что главными путями эволюции являются ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация (Приложение 1 , слайд 8).

Вклад российских ученых в развитие эволюционного учения (краткие сообщения учащихся)

А.Н. Северцев – известный зоолог и крупнейший теоретик эволюционного учения. Создатель отечественной школы эволюционных морфологов. Организовал и возглавил Лабораторию эволюционной морфологии и экологии животных. Создатель общепринятой теории происхождения пятипалой конечности и парных плавников у животных. Автор теории филэмбриогенеза, согласно которой новые признаки могут появляться на любой стадии онтогенеза, и морфобиологической теории путей эволюции, в которой установил четыре основных направления биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптацию, ценогенез, общую дегенерацию.
И.И.Шмальгаузен окончил Киевский университет в 1907 г. Ученик А.Н.Северцева. В Московском университете заведовал организованной им кафедрой дарвинизма. Двенадцать лет руководил Институтом эволюционной морфологии АН СССР. Его многочисленные труды посвящены сравнительной анатомии и эмбриологии, эволюционной морфологии, происхождению наземных позвоночных, путям и закономерностям эволюции, биокибернетике. Его исследования механизмов эволюционного процесса и индивидуального развития как авторегулируемых систем предвосхитили ряд положений кибернетики, с позиций которой он в 1950-60гг. изложил эволюционную теорию. Его научное наследие оказало и продолжает оказывать большое влияние на развитие биологической науки.
(БЭНП, «Кирилл и Мелодий», 2003)

Ароморфоз – приспособительные изменения общего значения, повышающие уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов.
Первым наземным позвоночным животным дала начало группа кистеперых рыб, благодаря изменению в строении скелета парных плавников. В результате сформировались пятипалые конечности, способные поддерживать тело над землей (Приложение 1 , слайд 9).
Примером ароморфоза у растений является появление цветка (видоизмененного побега) у покрытосеменных растений.
Идиоадаптация – частные приспособительные изменения, полезные в данной среде обитания, возникающие без изменения общего уровня организации.
Примером идиоадаптации у животных может служить разнообразие клювов гавайских цветочниц, питающихся нектаром различных покрытосеменных растений.
Приспособление к распространению семян ветром является примером одной из идеоадаптаций у растений (Приложение 1 , слайд 10)

Соотношение путей эволюции

Ондатра – североамериканский вид-интродуцент, ареал распространения которого постоянно расширяется. В результате он начинает вытеснять местные виды со сходными экологическими потребностями, например, выхухоль и водяную полевку.
Биологический регресс (Приложение 1 , слайд 14) характеризуется:

• Уменьшением численности особей.
• Сужением численности ареала.
• Уменьшением числа видов, популяций.

Причиной биологического регресса может быть изменение условий окружающей среды, к которому вид не смог приспособиться или конкуренция со стороны других видов. Так было с многочисленной господствующей на Земле группой рептилий, на смену которым, благодаря теплокровности, пришли птицы и млекопитающие.
В настоящее время, изменяя окружающую среду, непродуманно перемещая виды в новые условия существования, человек волей или неволей становится причиной биологического прогресса или регресса.Приложение 1 , слайд 21)

V. Домашнее задание: §63, тетрадь.

Были использованы:

1. Учебное электронное издание «Экология», Московский Государственный институт электроники и математики, 2004.
2. 1С: Школа, Экология, 10-11 кл., под редакцией А.К. Аклебинина, В.И. Сивоглазова
3. Лабораторная практика. Биология 6-11 кл. Республиканский мультимедиацентр, 2004.
4. БЭНП, биология 6-11 кл., Министерство образования РФ, ГУРЦ ЭМТО «Кирилл и Мифодий», 2003.
5. Д.К. Беляев, А.О. Рувинский, Общая биология для 10-11кл., Москва, «Просвещение», 1991.
6. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник , Общая биология, 10-11кл. ДРОФА, Москва, 2005.
7. Уроки общей биологии: Пособие для учителя/ В.М. Корсунская, Г.Н. Мироненко, З.А. Мокеева, Н.М. Верзилин – М: Просвещение, 1986.

Класс: 9

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

• Обучающие : на основе знаний об эволюционной зависимости ароморфозов и идиоадаптаций углубить представление о результатах эволюции, рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, проанализировать явление дивергенции и конвергенции на микроэволюционном уровне.
• Развивающие : продолжить развитие интеллектуальных и информационных умений через развитие биологических задач, требующих логического мышления, продолжить формирование умений анализировать, обобщать, работать с различными источниками информации, умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, логически мыслить, оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме. Развитие коммуникативных и рефлексивных умений.
• Воспитывающие : воспитание ответственного отношения к учебной деятельности, культуры труда и общения, формирование диалектико-материалистического мировоззрения, развитие познавательного интереса к предмету, признание ценности знаний для саморазвития.

Задачи:

• Повторить пройденный на прошлом уроке материал;
• Создать условия для постановки проблемной ситуации;
• Способствовать формированию у учащихся умений самостоятельного поиска ответов на проблему;
• Закрепить знания учащихся, полученные на уроке;
• Способствовать созданию творческой обстановки на уроке;
• Способствовать развитию коммуникативных способностей (умение взаимодействовать в небольших группах), способностей к оценочным действиям (самоанализу).

Планируемые результаты: учащиеся получают представления о закономерностях биологической эволюции, умеют оперировать понятиями: филогенез, дивергенция, конвергенция; могут объяснить и привести примеры основных форм филогенеза.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: урок усвоения знаний.

Метод ведения: диалоговое общение на основе работы с материалами учебника, таблиц, слайдов.

Уровень усвоения: частично-поисковый.

Формы организации учебной деятельности: устные ответы с места, самостоятельная работа с информационным материалом, заполнение таблицы, решение биологических задач, выполнение тестовой работы самостоятельно, осуществление самоконтроля и рефлексии.

Приемы деятельности учителя: создание условий для постановки проблемы, помощь учащимся в поиске ответов и решении спорных вопросов, создание ситуации успеха, подведение итогов работы.

Развитие умений учащихся: взаимодействовать в группах, применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, устанавливать причинно-следственные связи, развивать способности к самоанализу.

Основные понятия урока: филогенез, дивергенция, конвергенция

Источники информации: Биология. ОБЩИЕ ЗАКОМЕРНОСТИ. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин – М.: Дрофа, 2011. – 287стр; электронная презентация.

Выставление оценок за урок: по усмотрению учителя, самооценка учащихся.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Постановка учебной проблемы.
4. Поиск решения проблемы.
5. Первичное закрепление знаний.
6. Вторичное закрепление знаний. Выполнение теста.
7. Подведение итогов урока. Рефлексия.
8. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие учащихся

Проверка внешней готовности учащихся к уроку. Создание позитивной мотивации.

Добрый день, ребята.

Я рада вас видеть. Я вижу перед собой умные, добрые лица. Для того, чтобы понять, как мы с вами будем сегодня работать, я хочу узнать какое у вас настроение. Если у вас хорошее настроение, улыбнитесь мне. Посмотрите друг на друга, улыбнитесь!

Я уверена, что сегодняшний урок принесет нам удовлетворение и будет плодотворным, а ваше настроение не ухудшится к концу урока.

2. Актуализация знаний.

Работа в парах: (слайд 2)

Расскажите соседу по парте следующие понятия:

• Ароморфоз
• Идиоадаптация
• Общая дегенерация

2) Работа по карточкам с последующей взаимопроверкой (слайд 3).

Что из перечисленного относится к ароморфозам, идиоадаптациям, дегенерации?

1. ячеистые легкие у рептилий;
2. первичная кора головного мозга у рептилий;
3. голый хвост у бобра;
4. отсутствие конечностей у змей;
5. отсутствие корней у повилики;
6. возникновение перегородки в желудочке сердца у рептилий;
7. молочные железы у млекопитающих;
8. образование ластов у моржей;
9. отсутствие кровеносной системы у цепней;
10. отсутствие потовых желез у собак.

Ключ: (слайд 4)

Ароморфозы	Идиоадаптации	Дегенерация
1, 2, 6, 7	3, 4, 8, 10	5, 9

3. Постановка учебной проблемы (слайд 5)

Сравните дождевого червя и личинку майского жука.

(Дождевой червь относится к типу Кольчатые черви классу Малощетинковые черви. Имеет вытянутое цилиндрическое тело, на переднем конце тела находится небольшая подвижная головная лопасть, лишенная глаз, антенн и щупалец. Тело сегментировано, снабжено маленькими щетинками.

Пиявка относится к типу Кольчатые черви, классу Пиявки. Имеет вытянутое, уплощенное в спинно-брюшном направлении тело, на переднем и заднем концах расположены присоски, щетинки отсутствуют.

Личика майского жука относится к типу Членистоногие, классу Насекомые. Внешне похожа на червя, хорошо передвигается в почве, Из-за того что обитают под землей не имеют глаз. Хорошо развит ротовой аппарат грызущего типа, благодаря ему личинка майского жука роет землю и питается растительными остатками и корнями растений).

1. Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и пиявка имеют различия в строении, хотя и относятся к одному типу?
2. Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и личинка майского жука обладают некоторыми чертами сходства, но относятся к разным типам животных?

(Высказывание учащихся)

Целеполагание.

Как вы думаете, что сегодня мы с вами будем изучать на уроке?

Сформулируйте цель урока (записать на доске).

Дополнительно мы узнаем о правилах эволюции.

Продолжим учиться работать с учебной литературой, извлекать из нее нужную информацию; составлять небольшие сообщения, излагать их содержание и формулировать вопросы; мыслить и четко отвечать на поставленные вопросы, решать биологические задачи и задания тестового характера, оценивать свою работу.

4. Поиск решения проблемы

Вспомните определение эволюции

Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.

Среди форм эволюции выделяют:

• Дивергенцию
• Конвергенцию

Рассмотрим более подробно эти формы и выясним их эволюционное значение.

Групповая работа с текстом учебника.

Задание для 1 группы: прочитайте текст учебника с.66-67 “Дивергенция”. Раскройте содержание понятия дивергенция. Чем можно объяснить различие признаков у организмов родственных групп.

Задание для 2 группы: прочитайте текст учебника с.67-70 “Конвергенция”.

Диалоговое общение на основе работы с материалами учебника:

Что такое дивергенция

Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.

Приведите примеры дивергенции.

(рассмотреть в качестве примера дивергенцию млекопитающих и видоизмененных листьев растений) (слайды 6-7).

На каком уровне можно наблюдать дивергенцию.

Дивергировать могут виды, семейства, отряды.

Какова роль дивергенции в процессе эволюции?

Дивергенция приводит к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды.

Формулирование вывода: (слайд 8) после возникновения крупных систематических групп на пути ароморфоза начинается крупная дивергентная эволюция этой группы путем приобретения адаптаций.

• Ароморфоз
• Идиоадаптации
• Конвергенция

Что такое конвергенция?

Появление сходных признаков у разных неродственных групп, обитающих в одинаковых условиях среды (слайд 9)

Как могло возникнуть сходное внешнее сходство у животных разных систематических групп? А внутреннее?

Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Конвергентное сходство не бывает глубоким. (привести примеры, характеризующие внутреннее строение дельфина и акулы, разное систематическое положение определяет различия) (слайд 10)

На каком уровне может наблюдаться конвергенция

В одних условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное внешнее строение (конвергентное сходство) (слайд 11)

Может ли эволюционный процесс дать обратный ход и жизнь вернется к истокам?

Как вы думаете, если восстановить на Земле прежние условия существования, появятся ли вновь динозавры. (слайд 12)

Высказывание аргументов “за” и “против”.

Подвести к выводу: в истории Земли нередко возникали физические условия, повторяющие уже существовавшие ранее. Например, территория Западной Сибири неоднократно поднималась со дна моря и вновь опускалась.

Виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложными комплексами признаков. А повторение всего комплекса признаков статистически невероятно, исходя из чего: эволюция – процесс необратимый.

Запись в тетради:

Правила эволюции:

1. Правило необратимости эволюции
2. Правило чередования главных направлений эволюции.

5. Первичное закрепление знаний.

Сравнительная характеристика объективных показателей основных форм органической эволюции (слайд 13)

Форма эволюции	Краткая характеристика	Причины сходства признаков	Причины различия признаков	Примеры
Дивергенция	Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.	Родство организмов	Формирование разного рода адаптаций в различных условиях среды
Конвергенция	Схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора.	Формирование сходных адаптаций в одинаковых условиях среды	Организмы относят к разным систематическим группам

6. Вторичное закрепление знаний.

Сравните организмы и объясните, к какому явлению относится их сходство или различие. Ответы внесите в таблицу

Дивергенция	Конвергенция

1. Медведка и крот (сходство форм передних ног) (слайд 14)
2. Сосна обыкновенная и сосна кедровая (различия в строении) (слайд 15)
3. Заяц-беляк и заяц-русак (слайд 16)
4. Верблюд и курдючная овца (запас жира) (слайд 17)
5. Верблюд одногорбый и верблюд двугорбый (слайд 18)
6. Речной рак и скорпион (имеют клешни) (слайд 19)
7. Речной рак и краб (имеют клешни) (слайд 20)
8. Виноградная улитка и большой прудовик (слайд 21)
9. Плавунец окаймленный и плавунец черный-тинник (слайд 22)
10. Тушканчик и кенгуру (длинные задние ноги) (слайд 23)
11. Лягушка и жаба (слайд 24)
12. Лягушка и комнатная муха (анабиоз) (слайд 25)
13. Бражник и колибри (не садятся на цветок в процессе питания, а зависают над ним в воздухе, быстро-быстро перебирая узкими крыльями) (слайд 26)
14. Еж и ехидна (сходство покрова) (слайд 27)

Ключ (слайд 28)

Дивергенция	Конвергенция
2, 3, 5, 7, 8, 9, 11	1, 4, 6, 10, 12, 13, 14

7. Подведение итогов урока.

Ребята, какую цель мы поставили вначале урока, достигли ли мы этой цели? (высказывания учащихся)

На уроке мы научились ставить перед собой цель и добиваться ее решения; вы показали ваши умения логически мыслить, отбирать и оценивать информацию. Чтобы быть успешным сегодня нужно обладать информационной грамотностью. Сегодня вы, ребята, сделали еще один шаг на пути к овладению этим искусством.

Рефлексия

Довольны ли вы своими результатами?

Предлагается небольшая анкета, которая позволяет осуществить самоанализ, дать качественную и количественную оценку уроку (слайд 29)

8. Домашнее задание (слайд 30)

П. 13, вопросы к тексту.

Для желающих: подобрать примеры конвергенции и дивергенции, используя Интернет или дополнительную литературу.

Вы сегодня очень старались! Спасибо вам за урок!

Макроэволюция представляет собой обобщенную картину эволюционных преобразований. Только на уровне макроэволюции обнаруживаются общие тенденции, направления и закономерности эволюции органического мира.

В течение второй половины XIX – первой половины XX века на основании многочисленных исследований закономерностей эволюционного процесса были сформулированы основные правила (принципы ) эволюции . (Эти правила носят ограниченный характер, не имеют универсального значения для всех групп организмов и не могут считаться законами.)

1. Правило необратимости эволюции , или принцип Долло (Луи Долло, бельгийский палеонтолог, 1893): исчезнувший признак не может вновь появиться в прежнем виде . Например, вторично-водные моллюски и водные млекопитающие не восстановили жаберного дыхания.

2. Правило происхождения от неспециализированных предков , или принцип Копа (Эдуард Коп, американский палеонтолог-зоолог, 1904): новая группа организмов возникает от неспециализированных предковых форм . Например, неспециализированные Насекомоядные (типа современных тенреков) дали начало всем современным плацентарным млекопитающим.

3. Правило прогрессирующей специализации , или принцип Депере (Ш. Депере, палеонтолог, 1876): группа, вступившая на путь специализации, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокой специализации . Современные специализированные млекопитающие (Рукокрылые, Ластоногие, Китообразные), скорее всего, будут эволюционировать поп пути дальнейшей специализации.

4. Правило адаптивной радиации , или принцип Ковалевского-Осборна (В.О. Ковалевский, Генри Осборн, американский палеонтолог): группа, у которой появляется безусловно прогрессивный признак или совокупность таких признаков, дает начало множеству новых групп, формирующих множество новых экологических ниш и даже выходящих в иные среды обитания . Например, примитивные плацентарные млекопитающие дали начало всем современным эволюционно-экологическим группам млекопитающих.

5. Правило интеграции биологических систем , или принцип Шмальгаузена (И.И. Шмальгаузен): новые, эволюционно молодые группы организмов вбирают в себя все эволюционные достижения предковых групп . Например, млекопитающие использовали все эволюционные достижения предковых форм: опорно-двигательный аппарат, челюсти, парные конечности, основные отделы центральной нервной системы, зародышевые оболочки, совершенные органы выделения (тазовые почки), разнообразные производные эпидермиса и т.д.

6. Правило смены фаз , или принцип Северцова-Шмальгаузена (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен): различные механизмы эволюции закономерно сменяют друг друга . Например, алломорфозы рано или поздно становятся ароморфозами, а на основе ароморфозов возникают новые алломорфозы.

В дополнение к правилу смены фаз Дж. Симпсон ввел правило чередования темпов эволюции; по скорости эволюционных преобразований он различал три типа эволюции: брадителлическую (медленные темпы), горотеллическую (средние темпы) и тахителлическую (быстрые темпы).

Конец формы

Тема 10: Главные направления эволюции

1. Биологический прогресс. Неограниченный прогресс. Биологическая стабилизация и биологический регресс

2. Арогенез и ароморфозы. Эпиморфоз

3. Аллогенез и его формы

4. Катагенез и его формы

5. Правило смены фаз

Морфофункциональные особенности организации живых организмов определяются двумя факторами: физиологическими потребностями и конкретными условиями среды обитания. При всем разнообразии частных особенностей строения и приспособлений организмов к внешней среде можно выделить некоторые общие закономерности эволюционного процесса.

Данные систематики, палеонтологии, сравнительной анатомии и других биологических дисциплин дают возможность с большой точностью восстановить ход эволюционного процесса на надвидовом уровне. Среди форм эволюции групп живых организмов можно выделить: дивергенцию, конвергенцию и параллелизм.

Дивергенция. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом потребляемой пиши, особенностями мест обитания, т.е. условиями существования (насекомоядные, рукокрылые, хищные, парнокопытные, китообразные и т.д.). Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями (формы: бегающие, скачущие, лазающие, роющие, плавающие). Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания и т.п. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергировать могут не только виды, но и роды, семейства, отряды. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора (сохраняются или устраняются виды, роды, семейства и т.д.). Групповой отбор также основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счет гибели отдельных особей.

Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих хотя и отличаются друг от друга, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение независимо от выполняемой ими функции, называют гомологичными (рис. 20.5). Примерами гомологичных органов у растений являются усики у гороха, иглы барбариса, колючки кактуса - все это видоизмененные листья. Корневище ландыша, клубни картофеля, луковица репчатого лука (подземные побеги) тоже гомологичны.

Рис. 20.5. Гомологичные органы: конечности разных групп позвоночных животных

одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих. Одинаковый образ жизни сумчатых и плацентарных млекопитающих привел их независимо друг от друга к подобию многих черт строения. Сходны европейский крот и сумчатый крот, сумчатый летун и белка-летяга. Сумчатый волк напоминает настоящего хищника. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности и форма тела рептилий и млекопитающих (рис. 20.6). Однако исторически сложившаяся организация в целом никогда не подвергается конвергенции. Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды.

Рис. 20.6. Конвергенция: сходство формы тела и конечностей у быстро плавающих животных: акулы (А), ихтиозавра (Б) и дельфинов (В, Г)

Конвергенция наблюдается и у групп животных, далеко отстоящих друг от друга в систематическом отношении. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья и другие приспособления для полета. Но крылья птицы и летучей мыши - измененные конечности, а крылья бабочек - это выросты стенки тела (рис. 20.7).

Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально различное строение и происхождение, называют аналогичными. Аналогичны жабры рака и рыбы, роющие конечности крота и медведки.

Примеры возникновения конвергентного сходства строения органов в одинаковых условиях среды дает приспособление неродственных групп животных - членистоногих и позвоночных - кжиз- ни на суше. При освоении суши у членистоногих и позвоночных развивается приспособление к сохранению в теле воды - плотные покровы с водонепроницаемым наружным слоем. Для большинства водных животных характерно выведение продуктов азотного обмена в виде аммиака с большим количеством воды. У наземных животных азот выделяется в виде мочевой кислоты, что позволяет максимально сокращать расход воды. Таким образом, в процессе эволюции физиологическое совершенствование неродственных организмов осуществляется сходными путями на базе негомологичных структур.

Рис. 20.7. Конвергентное сходство: крылья летучей мыши (Л), птицы (Б), насекомого (В)

Параллелизм. Параллелизм представляет собой форму конвергентного развития, свойственного генетически близким группам организмов. Например, среди млекопитающих Китообразные и Ластоногие независимо друг от друга перешли к обитанию в водной среде и приобрели сходные приспособления для передвижения в этой среде - ласты. Известное общее сходство имеют неродственные млекопитающие тропического пояса, обитающие на разных континентах в близких климатических условиях (рис. 20.8).

Рис. 20.8. Конвергентное сходство строения у неродственных млекопитающих, населяющих дождевые леса Африки (слева) и Южной Америки (справа):

А - карликовый гиппопотам; Б - африканский оленек; В - карликовая антилопа; Г- серый дукер; Д- панголин; Е - водосвинка; Ж - пака; 3 - агути;

И - мазама; К - гигантский броненосец

Биологическая эволюция подразумевает под собой естественное развитие живых организмов, которое сопровождается изменениями в генетическом составе популяций, а также повышением адаптивных свойств, появлением новых видов и вымиранием старых. Все эти факторы со временем меняют как экосистему, так и биосферу в целом.

Основная теория

Существует несколько версий, объясняющих механизмы, на которых строится эволюционный процесс. Большинство ученых сейчас являются приверженцами основанной на слиянии популяционной генетики и дарвинизма. Синтетическая теория объясняет связь между генетическими мутациями, то есть материалом эволюции, и естественным отбором (механизмом эволюции). Эволюционный процесс в рамках этой теории является процессом изменения частот аллелей различных генов в видовых популяциях на протяжении жизни нескольких поколений.

Закономерности и правила эволюции

Эволюция является Любой организм, который путем накопления положительных мутаций смог приспособиться к новым условиям, при возврате в прежнюю среду должен будет заново пройти путь адаптации. Более того, никакой биологический вид не может быть полностью устоявшимся, сам Чарльз Дарвин писал, что даже если среда обитания станет такой же, как раньше, то эволюционировавший вид не сможет вернуться к своему прежнему состоянию. То есть животные смогут адаптироваться к возврату старых условий, однако не "старыми" способами.

Это легко можно проследить на примере с дельфинами. Внутреннее строение их плавников (наряду с китовыми) сохраняет признаки конечностей млекопитающих. Мутации обновляют генофонд поколения, поэтому никогда не повторяются. Несмотря на то, что дельфины и киты изменили среду обитания, а пятипалые конечности - на плавники, они по-прежнему остаются млекопитающими. Так же, как и пресмыкающиеся произошли от земноводных на определенном этапе, но, даже вернувшись в прежнюю среду, они не смогут дать начало земноводным.

Еще один пример этого правила эволюции: вечнозеленый кустарник иглица. На ее стебле расположены блестящие, крупные и толстые листья, которые на самом деле являются видоизмененными ветвями. Истинные листья чешуевидны и располагаются в центре этих "стеблей". Из пазухи чешуйки ранней весной появляется цветок, из которого в дальнейшем разовьется плод. Иглица избавилась от листьев в процессе эволюции, в результате чего смогла приспособиться к засухе, однако потом вновь попала в водную среду, но вместо настоящей листвы появились видоизмененные стебли.

Неоднородность

Правила эволюции гласят, что процесс весьма неоднороден и не определяется астрономическим временем. Например, существуют животные, просуществовавшие в неизменном виде сотни миллионов лет. Это гаттерия и саблехвост - живые ископаемые. Но бывает, что видообразование и видоизменение происходит очень быстро. За последние 800 тысяч лет в Австралии и на Филиппинах возникли новые виды грызунов, а озеро Байкал за последние 20 миллионов лет обогатилось на 240 видов раков, которые подразделяются на 34 новых рода. Возникновение или изменение вида не зависит от времени как такового, но определяется отсутствием приспособленности и количеством поколений. То есть, чем быстрее размножается вид, тем выше темп эволюции.

Замкнутые системы

Такие процессы, как эволюция, и мутации, могут проходить гораздо быстрее. Это случается, если условия среды неустойчивы. Однако в глубоководных океанах, пещерных водах, островах и других изолированных территориях эволюция, естественный отбор и видообразование происходят очень медленно. Именно этим объясняется то, что кистеперые рыбы столько миллионов лет остаются неизменны.

Проследить зависимость эволюции от скорости естественного отбора довольно просто на насекомых. В тридцатых годах прошлого века от вредителей стали использовать ядовитые препараты, однако уже спустя несколько лет появились виды, адаптировавшиеся к действию препарата. Эти формы заняли доминирующее положение и быстро распространились по планете.

Для лечения многих заболеваний часто применялись сильные антибиотики - пенициллин, стрептомицин, грамицидин. Правила эволюции вступили в силу: уже в сороковых годах ученые отметили появление микроорганизмов, устойчивых к этим препаратам.

Закономерности

Существует три основных направления эволюции: конвергенция, дивергенция и параллелизм. Во время дивергенции наблюдается постепенное расхождение внутривидовых признаков, что со временем приводит к новым группировкам особей. По мере того как различия по строению и способу добычи пищи становятся все более явными, группировки начинают расходиться по другим территориям. Если одна область занимается животными, одинаковыми в потребностях к пище, то со временем, когда запас пищи станет меньше, им придется покинуть участок и приспосабливаться к иным условиям. Если же на одной территории существуют виды с разными потребностями, конкуренция между ними гораздо меньше.

Яркий пример того, как происходит эволюционный процесс дивергенции, - это 7 видов оленей, родственных между собой: это северный олень, марал, лось, пятнистый олень, лань, кабарга и косуля.

Виды, обладающие большой степенью дивергентности, имеют возможность оставить большое потомство и меньше конкурировать между собой. Когда расхождение признаков укрепляется, популяция разделяется на подвиды, которые, вследствие естественного отбора, могут со временем превратиться в отдельные виды.

Общность

Конвергенцией же называется эволюция живых систем, в результате которой у неродственных видов появляются общие признаки. Примером конвергенции является сходство формы тела у дельфинов (млекопитающие), акул (рыбы) и ихтиозавров (пресмыкающиеся). Это результат существования в одной и той же среде обитания и одинаковых условиях жизни. Лазающая агама и хамелеон тоже неродственны, но весьма схожи внешне. Крылья также являются примером конвергенции. У летучих мышей и птиц они возникли путем изменения передних конечностей, а вот у бабочки это наросты тела. Конвергенции весьма распространены среди видового разнообразия планеты.

Параллелизм

Этот термин произошел от греческого "parallelos", что значит "рядом идущий", и этот перевод хорошо объясняет его значение. Параллелизмом называют процесс независимого приобретения похожих черт строения среди близкородственных генетических групп, происходящий благодаря наличию особенностей, доставшихся от общих предков. Этот тип эволюции широко распространен в природе. Примером его служит появление ласт как приспособлений к водной среде, которые у моржей, ушастых тюленей и настоящих тюленей сформировались параллельно. Также среди многих крылатых насекомых произошел переход передних крыльев в надкрылья. У кистеперых рыб есть признаки земноводных, а зверозубых ящериц имеются признаки млекопитающих. Наличие параллелизма свидетельствует не только о единстве но и о сходных условиях существования.