биологический регресс характеризуется чем

Биологический прогресс и регресс

Биологический прогресс и регресс

Прогресс и регресс в эволюции

Прогресс и его роль в эволюции. Развитие живой природы осуществляется от менее сложного к более сложному, от менее совершенного|совершённого к более совершенному|совершённому, т. е. происходила и происходит прогрессивная эволюция. Особо чётко это проявляется при анализе палеонтологических данных. Если в отложениях архейской эры ещё не обнаруживается никаких следов жизни, то в каждую из последующих эр и периодов строение организмов существенно усложняется. Таким образом, общий путь развития живой природы — от простого к сложному, от примитивного к более совершенному|совершённому. Именно этот путь развития живой природы и обозначают термином «прогресс».

Однако всегда закономерно возникает вопрос: почему же в современной фауне и флоре одновременно с высокоорганизованными формами существуют и низкоорганизованные? Когда подобная проблема встала перед Ж. Б. Ламарком, он вынужден был прийти к признанию постоянного самозарождения простых организмов из неорганической материи. Ч. Дарвин же считал, что существование высших и низших форм не представляет затруднений для объяснения, «так как естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных, не предполагает обязательного прогрессивного развития — он только даёт преимущество тем изменениям, которые благоприятны для обладающего ими существа в сложных условиях жизни… А если от этого нет никакой пользы, то естественный отбор или не будет вовсе совершенствовать эти формы, или усовершенствует их в очень слабой степени, так что они сохранятся на бесконечные времена на их современной низкой ступени организации».

К этой проблеме в начале 20-х годов обратился А. Н. Север-цов. Учение о прогрессе в эволюции было в дальнейшем развито|развито его учеником И. И. Шмальгаузеном.

Процесс эволюции идёт непрерывно в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды|среды (т. е. происходит возрастание приспособленности потомков по сравнению с предками). Такое возрастание приспособленности организмов к окружающей среде А. Н. Северцов назвал биологическим прогрессом. Критериями биологического прогресса являются: 1) увеличение численности; 2) расширение ареала; 3) прогрессивная дифференциация — увеличение числа|числа систематических групп, составляющих данный таксон.

Эволюционный смысл выделенных критериев заключается в следующем: возникновение новых приспособлений снижает элиминацию особей|особей, в результате средний уровень численности вида возрастает. Стойкое повышение численности потомков по сравнению с предками приводит к увеличению плотности населения, что, в свою очередь, через обострение внутривидовой конкуренции вызывает расширение ареала; этому же способствует и возрастание приспособленности. Расширение ареала приводит к тому, что вид при расселении сталкивается с новыми факторами среды|среды, к которым необходимо приспосабливаться. Так происходит дифференциация вида, усиливается дивергенция, что ведёт к увеличению дочерних таксонов.

Главные направления эволюции.Биологический прогресс достигается различными путями. А. Н. Северцов назвал их главными направлениями эволюционного процесса. В настоящее время выделяют следующие пути биологического прогресса: ароге-нез, аллогенез и катагенез.

Арогенез — путь развития группы организмов с выходом в другую адаптивную зону под влиянием приобретения группой каких-то принципиально новых приспособлений. Адаптивная зона — комплекс экологических условий, представляющих возможную среду|среду жизни для данной группы организмов. Такой путь достижения биологического прогресса. А.Н. Северцов определил как ароморфоз или морфофизиологический прогресс. Арогенез характеризуется повышением уровня морфофизиологичес-кой организации, развитием приспособлений широкого значения, расширением среды|среды обитания. Примером арогенеза сравнительно небольшого масштаба является возникновение и расцвет класса птиц. Проникнуть в новую адаптивную зону предки современных птиц могли лишь благодаря возникновению крыла|крыла как органа|органа полёта, совершенного|совершённого четырехкамерного сердца|сердца, что значительно повысило интенсивность обменных процессов и обеспечило теплокровность, развитию отделов мозга, координирующих движение в воздухе. Всё|Все эти изменения в строении и функции органов|органов и привели группы триасовых динозавров к арогенезу.

В мире растений типичными арогенезами являются выход растений на сушу|сушу, возникновение голосеменных, покрытосеменных растений и др.

Конкретные морфофизиологические изменения, определяющие арогенез той или иной группы, называются ароморфозами. К типичным ароморфозам у беспозвоночных относятся: симметрии тела|тела, половая дифференцировка, появление билатеральной организации, трахейной системы дыхания, цефализация центральной нервной системы, переход на лёгочное дыхание; у птиц и млекопитающих — полное разделение сердца|сердца на правую и левую половины с дифференцировкой двух кругов кровообращения, увеличение рабочей ёмкости лёгких и др. Следствием этих аромор-фозов является более совершенное|совершённое окисление крови и обильное снабжение органов|органов кислородом, а значит, и интенсификация функций органов|органов. Дифференцировка и специализация органов|органов пищеварения приводят к более полному использованию пищевых веществ, что способствует усилению процессов обмена веществ, повышению общей активности, возникновению теплокровности, усилению активности двигательных органов|органов и усовершенствованию их конструкции.

Всё|Все эти и другие ароморфозы связаны между собой, а эрогенные признаки оказываются полезными в самых разных условиях существования. Например, обладание животными подвижными|подвижными конечностями открывает возможности их многообразною использования в пустыне, в лесу, в долине, в горах, в воде, для рытья почвы и т. д. Такие ароморфозы, как образование поперечнополосатой мускулатуры, развитие ходильных конечностей и крыльев у насекомых, открыли перед ними возможности завоевания суши|суши и частично воздуха (по сравнению с жабернодышащими членистоногими). К крупным ароморфозам в развитии растений можно отнести возникновение тканей и органов|органов, закономерную смену поколений в цикле развития, образование цветков, плодов и т. д.

Ароморфозы формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора и являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущества в борьбе за существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды|среды обитания.

Аллогенез — направление эволюции группы организмов, при которой у близких видов происходит смена одних частных приспособлений другими, а общий уровень организации остаётся прежним. Этот путь достижения биологического прогресса связан с проникновением организмов в какие-либо узкие (дифференцированные) условия среды|среды в результате развития частных приспособлений. Такие частные приспособления называют ал-ломорфозами или идиоадаптациями,

Катагенез — особый путь эволюции, связанный с проникновением организмов в более простую среду|среду обитания и резким упрощением строения и образа|образа жизни. Этот путь достижения биологического прогресса А.Н.Северцов обозначил термином «общая дегенерация». Например, у видов, обитающих в пещерах, происходит редукция органов|органов зрения, депигментация, снижается активность передвижения. Примерами катагенеза является также возникновение паразитических форм. У растений-паразитов снижается активность фотосинтеза, наблюдается редукция листьев. У паразитических ленточных червей нет кишечника, слабо|слабо развита|развита нервная система.

Упрощение организации вовсе не означает вымирания данной группы. Напротив, большинство видов паразитических организмов процветает, т. е. находится в состоянии биологического пpoгpecca.

Регресс к его роль в эволюции. Биологический регресс—явление, противоположное биологическому прогрессу. Он характеризуется обратными признаками: снижением численности особей|особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса — отставание темпов эволюции группы от скорости изменения внешней среды|среды. Эволюционные факторы действуют непрерывно, в результате чего происходит совершенствование приспособлений к изменяющимся условиям среды|среды. Однако когда условия изменяются очень резко (часто благодаря непродуманной деятельности человека), виды не успевают сформировать соответствующие приспособления. Это приводит к сокращению численности видов, сужению их ареалов, угрозе вымирания.

Источник

Основные направления эволюционного процесса. Биологический прогресс и биологический регресс

Разделы: Биология

I. Изучение нового материала

Идея о направленном характере эволюции, идущей по пути прогресса, то есть по пути совершенствования организмов от простого к сложному, от низших форм жизни к высшим, общепринята. Однако, не следует думать, что прогресс является единственным путем эволюционных изменений, в действительности это лишь одно из возможных направлений.

Современные представления о направлениях эволюции основываются на работах Ивана Ивановича Шмальгаузена и Алексея Николаевича Северцова. А.Н.Северцов выделил понятия биологического прогресса, биологической стабилизации и биологического регресса.

1. Биологический прогресс

Биологический прогресс характеризуется возрастанием числа особей систематической группы, увеличением числа входящих в нее видов, подвидов, популяций, расширением ареала. Виды, находящиеся в состоянии биологического прогресса, выходят победителями в борьбе за существование.

Биологический прогресс характерен покрытосеменных растений, насекомых, птиц и млекопитающих.

Арогенез – эволюционное направление, сопровождающееся приобретением крупных изменений строения – ароморфозов.
Ароморфоз означает усложнение организации. Поднятие ее на более высокий уровень. Изменения в строении животных в результате возникновения ароморфозов не являются приспособлениями к каким-либо условиям среды, а дают возможность расширить использование условий внешней среды (новые источники пищи, места обитания). Примером ароморфоза у млекопитающих является разделение сердца на левую и правую половины с развитием двух кругов кровообращения. Дифференцировка органов пищеварения, усложнение зубной системы, появление теплокровности уменьшает зависимость организма от окружающей среды.

Ароморфозы сыграли важную роль в эволюции всех классов животных: трахейная система дыхания и преобразование ротового аппарата у насекомых, образование хитинового покрова и расчленение конечностей, развитие сложной НС, а также органов чувств – обоняния, зрения, осязания. Появление речи – крупный ароморфоз в эволюции человека. В растительном мире крупными ароморфозами являются появление органов и тканей, фотосинтеза, появление у покрытосеменных растений цветков, плодов, семенного размножения.

Дальнейшая эволюция покрытосеменных растений шла по пути идиоадаптаций, то есть по пути возникновения разнообразных приспособлений к различным условиям обитания.
Идиоадаптации привели к появлению растений с различными цветками, плодами, побегами, листьями, корневыми системами, сроками развития, приспособлениями к опылению ветром, водой, насекомыми.
Идиоадаптации – путь эволюции, при котором одни приспособления заменяются другими, биологическими им равноценными.
Идиоадаптации в отличие от ароморфозов имеют частный характер.
Хорошим примером идиоадаптации служит защитная окраска у животных, разнообразные приспособления к перекрестному опылению ветром и насекомыми, приспособления плодов и семян к распространению, приспособление к придонному образу жизни (уплощение тела) у многих рыб.

У некоторых покрытосеменных растений биологический прогресс связан с упрощением организации – дегенерацией. Например, у паразитического растения повилика произошла утрата корней и листьев.
Дегенерация – путь эволюции, связанный с переходом в более простую среду обитания и ведущий к упрощению строения и образа жизни.
Общая дегенерация как путь биологического прогресса наблюдается у многих форм и связана главным образом с переходом к паразитическому или сидячему образу жизни. Упрощение организации вовсе не означает вымирание данной группы. Многие паразитические организмы процветают, несмотря на упрощение своей организации. Многие паразитические организмы процветают, несмотря на упрощение своей организации.

2. Биологическая стабилизация

Биологическая стабилизация по А.Н.Северцову, означает поддержание приспособленности организма на известном уровне. Организм изменяется соответственно изменениям условиям окружающей среды. Численность его не возрастает, но и не снижается.
У растений при снижении среднегодовой температуры увеличивается количество кроющих волосков эпидермы. Это явление позволяет выжить всем особям, но преимущества между другими видами не наблюдается, так как они проявляют такую же реакцию.

3. Биологический регресс

Биологический регресс – направление эволюции, которое характеризуется уменьшением числа видов, подвидов и популяций, сокращением численности особей и ареала.
Биологический регресс означает снижение приспособленности организма.
Организм отстает от изменений во внешней среде, и в особенности от темпов эволюции и распространения экологически близких форм.
Численность вида уменьшается и вид идет навстречу вымиранию. Действию биологического регресса могут подвергнуться и биологически высокоорганизованные, процветавшие в свое время формы, оказавшиеся не приспособленными к новым или меняющимся условиям обитания (вымершие динозавры, мамонты).

Причиной биологического регресса часто является деятельность человека. Человек влияет на виды непосредственно, уничтожая их, или опосредованно, изменяя среду их обитания. Так, в начале 17 века были истреблены дикие быки туры (прародители современных быков). Во второй половине 18 века были полностью уничтожены морские млекопитающие стеллеровы коровы. К началу 19 века охотники полностью истребили крупных нелетающих птиц моа в Новой Зеландии, рост которых достигал трех метров.
Конечный результат регресса – вымирание вида.

Лабораторная работа

Тема: «Ароморфозы у позвоночных животных»

Цель: сформировать умение выявлять ароморфозы у животных, объяснять их значение.

Ход работы:

1. Рассмотрите схемы строения сердец и вспомните особенности работы кровеносной системы представителей класса позвоночных животных: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.

2. Вспомните, какова интенсивность обмена веществ и зависящая от него возможность поддерживать постоянную температуру тела свойственна представителям классов позвоночных животных.

3. Рассмотрите схемы строения дыхательных систем и вспомните особенности дыхания представителей класса позвоночных животных.

4. Вспомните особенности оплодотворения и развития потомства у представителей классов позвоночных животных.
Заполните таблицу:

5. Проанализируйте таблицы. Сделайте вывод: какие крупные ароморфозы способствовали появлению земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Раскройте эволюционное значение ароморфозов.

Домашнее задание: § 52; доделать лабораторную работу

Источник

Макроэволюция. Направления и пути эволюции (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен). Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса

Содержание:

Возникновение новых видов сопровождается формированием более крупных таксонов. Образование новых родов, семейств и классов подчиняется общим биологическим закономерностям, а также имеет специфические черты.

Макроэволюция

Природные механизмы, лежащие в основе микро- и макроэволюционных процессов, похожи. Появляются новые признаки, действует естественный отбор. Возникает репродуктивная изоляция — невозможность скрещивания особей нового вида с представителями исходного. Приспособительные изменения к внешним условиям закрепляются в поколениях благодаря механизмам естественного отбора (рис. 1).

Особи нового вида, приспособленные к изменившимся условиям существования, расселяются на новой территории. В возникшей популяции начинают действовать мутагенез, популяционные волны, репродуктивная изоляция и естественный отбор.

Происходящие изменения означают новый виток эволюционного процесса:

Макроэволюция — явления и процессы, приводящие к появлению надвидовых таксонов. Возникновение родов, семейств, отрядов, порядков, классов происходит как закономерный итог микроэволюционных изменений, происходивших в течение длительного периода. Большие временные отрезки позволяют проявиться основным направлениям и закономерностям, не заметным на низшем уровне эволюции.

Возможно, специфических механизмов макроэволюции не существует. Возникновение более высоких, по сравнению с видом, таксонов может происходить исключительно посредством микроэволюции. Отражение в биологической науке сложной иерархии органического мира носит условный характер, постоянно подвергается редактированию. Открытия проливают свет на степень родства между группами организмов, темпы эволюции.

В 1712 году было открыто растение, имеющее жилки с дихотомическим ветвлением. Такая морфологическая особенность была характерна для семенных папоротников, распространенных еще в палеозойскую и мезозойскую эры, и давно вымерших. Для гинкго двулопастного время как бы остановилось. Реликтовое растение «законсервировалось» на десятки миллионов лет и до сих пор встречается на Земле (рис. 2).

За тот же период времени другие группы растений, например, родственные гинкговым голосеменные, значительно изменились. Исчезли с лица Земли динозавры, гигантские семенные папоротники, распространенные в лесах мезозоя.

Направления и пути эволюции (А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен)

Анализ истории органического мира доказывает, что на одних отрезках времени наблюдается расцвет отдельных групп организмов на Земле (преобладание над другими). Это состояние не длится вечно. Наблюдается упадок, а затем исчезновение некогда господствовавших организмов.

Российский ученый А.Н. Северцов изучал отражение закономерностей эволюции в морфологии живых организмов. Исследователь охарактеризовал эволюционные пути развития по их направлению. Северцов предложил различать биологический прогресс и его противоположность — морфофизиологический регресс, объяснил их причины и проявления.

Биологический прогресс — состояние, при котором та или иная группа организмов, преобладает по численности, достигает большого видового разнообразия, распространена на обширной территории. Процесс характеризуется появлением более сложных, качественно новых форм жизни одновременно с уже устоявшимися группами. Многоклеточные возникли в мире, населенном одноклеточными. Млекопитающие и птицы появились в то время, когда на Земле были распространены пресмыкающиеся.

По мнению А.Н. Северцева, прогрессивные изменения осуществляются как ароморфозы, идиоадаптации и дегенерация. Ароморфозы выводят группу организмов на качественно новый уровень, способствуют появлению родов, семейств и более крупных таксономических групп (рис. 3).

Идиоадаптации носят не принципиальный, а частный характер. Такие признаки позволяют организмам преуспеть, лучше освоиться в среде обитания. Дегенерация или упрощение строения возникает при переходе к более простому образу жизни.

Биологический регресс противоположен морфофизиологическому прогрессу. Крайним случаем этого процесса считается вымирание — исчезновение группы организмов с лица Земли. Стабилизирующий отбор — сохранение благоприятных в данных условиях признаков.

По Шмальгаузену, появление таких «пауз» не означает прекращение эволюции. Наоборот, происходит согласование изменений организма и среды обитания. Признано, что фаза биологической стабилизации наступила в эволюции гинкго двулопастного и другого реликтового организма — кистеперой рыбы латимерии.

Северцов и Шмальгаузен ввели правило смены фаз. Исследователи выявили следующую закономерность: ароморфозы происходят редко, но они поднимают группу организмов на новый уровень организации. Дальнейшее историческое развитие происходит как идиоадаптация либо дегенерация. Такие изменения позволяют организмам приспособиться к конкретным условиям жизни.

Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация

Весь ход макроэволюции — это протекание двух взаимно противоположных процессов. Биологический прогресс сопровождается возникновением новых видов, увеличением численности популяций. Обычно, такие изменения происходят при наличии достаточной кормовой базы, отсутствии стихийных бедствий, значительного истребления хищников.

Биологический прогресс означает эволюционный успех группы организмов, ее процветание, что согласуется с закономерным развитием природы от простого к сложному. К признакам биологического прогресса относятся рост численности особей конкретной группы и расширение ареала.

Группы низшего ранга преобразуются в более высокие. Внутри вида появляются подвиды, новые виды → Происходит преобразование в род → Несколько новых родов образуют новое семейство и т. д.

В настоящее время этот путь проходят насекомые и покрытосеменные растения.

Пути осуществления процесса по Северцову — арогенез, аллогенез и катагенез. Арогенез или значительное расширение ареала группы организмов происходит путем ароморфоза. Возникает значительное эволюционное преобразование, такое изменение строения и функций, которое повышает уровень организации живых организмов. Появляются возможности завоевания новой среды обитания, лучшего приспособления к ней.

Аллогенез не сопровождается расширением ареала. Внутри старого наблюдается появление различных частных приспособлений к среде обитания — идиоадаптаций. Значительные преимущества организмам могут дать сравнительно мелкие внешние или внутренние изменения, которые нужны для лучшего приспособления.

Идиоадаптации расширяют возможности освоения живыми организмами разных климатических и природных зон. Покровительственная окраска и мимикрия помогают избежать нападения хищников (рис. 5). При этом, возникшие изменения не означают более высокую ступень эволюции, как при ароморфозе.

Дегенерация — упрощение организмов, потеря каких-либо органов, функций в ходе эволюции. Парадоксальность явления заключается в том, что оно может вести к биологическому прогрессу. Такой путь получил собственное название «катагенез». Северцов рассматривал дегенерацию как упрощение организации, которое позволяет сэкономить ресурсы для приобретения других качеств, полезных изменений уже имеющихся свойств.

Дегенерация более характерна для паразитических организмов, животных, ведущих прикрепленный образ жизни. Например, асцидии утратили не только органы чувств, но и хорду (рис. 6).

Биологический регресс — «антипод» прогресса. Происходит эволюционный упадок группы организмов по разным причинам: из-за хозяйственной деятельности, вмешательства человека в природную среду, стихийных бедствий, изменения климатических условий. Снижается численность популяции, сужается ареал, виды исчезают, их количество в составе семейств уменьшается.

Биологический регресс в истории Земли нередко приводил к вымиранию групп организмов. На этом пути в настоящее время находятся некоторые папоротники, плауны, хвощи, ряд видов земноводных и пресмыкающихся.

Причины биологического прогресса и регресса

Одни группы организмов прогрессируют благодаря широкому диапазону наследственной изменчивости. Появляется достаточное количество комбинаций, служащих материалом для естественного отбора. Такая группа организмов получает преимущества.

Резерв наследственной изменчивости по каким-либо причинам может отсутствовать. В этом случае группа организмов обречена на вымирание. Нередко, так происходит у узкоспециализированных растений и животных. Они не имеют возможности приспособиться к новым условиям среды при ее резком изменении, к новому виду пищи, при исчезновении привычного корма.

Яркий пример этого процесса — внезапное вымирание динозавров (рис. 7). Причиной ученые называют падение на Землю гигантского небесного тела около 65 млн лет назад. Наступившие после изменения сравнивают с ядерной зимой. Снизилась прозрачность атмосферы из-за туч пепла и дыма, температура резко снизилась. Растения на больших территориях погибли, а динозавры лишились пищи.

Небольшие по размерам предки современных млекопитающих были теплокровными, возможно, всеядными. Они смогли пережить изменение условий и со временем заняли господствующее положение на планете.

Источник