- Ж.Б. Ламарк
- Ч. Дарвин
- Б. Ренш
- Дж. Хаксли
- А.Н. Северцов
- Критерии биологического прогресса
- Биологический регресс
Слайд 3
- Первым поставил вопрос о путях эволюции
- Выделил эволюционные процессы: градация (повышение уровня организации) и возникновение разнообразия типов организации на каждом уровне
Ж.Б. Ламарк
Слайд 4
- Эволюция – процесс приспособления, а повышение уровня организации – только частный результат этого процесса
- Возрастание приспособленности в ходе эволюции обычно сочетается с усложнением организации
Ч. Дарвин
Слайд 5
- Кладогенез – возникновение разнообразия на данном уровне организации
- Анагенез– выход на новый уровень адаптивной радиации
- Стасигенез – явление эволюционной стабилизации
Слайд 6
- Эволюция – прогрессивный процесс, но прогресс этот в основном ограниченный, групповой
- Но: к возникновению человека привело направление эволюции, представляющее путь неограниченного прогресса (социальный уровень эволюции)
Дж. Хаксли
Слайд 7
Биологический прогресс – возрастание приспособленности потомков по сравнению с предками
А.Н. Северцов
Слайд 8
Критерии биологического прогресса по Севрцову
- Увеличение численности
- Расширение ареала
- Прогрессивная дифференциация – увеличение числа систематических групп, составляющих данный таксон
Слайд 9
- Пользуясь критериями биологического прогресса, можно сравнивать различные таксоны (их адаптированность)
- Реликтовые виды менее приспособлены, чем широкораспространенные
- Так подкласс костистых рыб, составляющий 95% современной ихтиофауны, биологически более прогрессивен, чем подкласс двоякодышащих рыб, насчитывающий всего 7 видов и прогрессивнее сумчатых млекопитающих, насчитывающих около 30 видов с очень ограниченными ареалами и низкой численностью
Слайд 10
золотой карась
1- протоптер
2- американский чешуйчатник 3 - рогозуб коала
Слайд 11
Пути достижения биологического прогресса
- Ароморфоз, или морфофизиологический прогресс – повышение общего уровня организации
- Появление эукариотической клетки было важнейший ароморфозом в истории земной жизни
Слайд 12
Одним из главных «достижений» древних эукариотических организмов стало возникновение настоящего полового процесса
Слайд 13
Выход на сушу растений сопровождался появлением механических, проводящих, покровных тканей у риниофитов
Слайд 14
От риниофитов произошли папоротники, хвощи, плауны. Ароморфозы: появления корня, листьев
Слайд 15
Слайд 16
Ароморфозы в эволюции позвоночных
Слайд 17
- Идиоадаптация – выработка частных приспособлений
- Идиоадаптации не приводят к повышению общего уровня организации. Это такие морфофизиологические изменения, которые приспосабливают организм к конкретным условиям обитания
Слайд 18
Жизнь в разных средах привела к появлению у представителей различных отрядов млекопитающих различных идиоадаптаций.
Слайд 19
Слайд 20
Идиоадаптации растений
Приспособления к распространению плодов и семян
Слайд 21
Взаимные идиоадаптации
Слайд 22
Мимикрия
бабочка большая тополевая стекляница и муха журчалка осовидная (на цветке)
- 1 - орхидея, подражающая пчеле;
- 2 - ловчие кувшины у насекомоядного растения непентеса напоминают цветки, привлекающие насекомых
- Плоские черви – 1, 3
- Круглые черви - 2
- Кольчатые черви - 4
Что представляют собой биологический прогресс и регресс? Каковы их основные признаки? Для поиска ответов на эти вопросы проанализируем эти биологические термины более подробно.
Особенности развития в биологии
А. Н. Северцов утверждал, что можно разнообразными путями добиться преобразований и появления новых приспособлений. Он охарактеризовал биологический прогресс и регресс, дал определения этим терминам.
Характеристика биологического прогресса
Он предполагает победу иной таксономической группы либо определенного вида в жестокой борьбе за существование. У биологического прогресса существуют определенные признаки:
- увеличение численности особей;
- расширение ареала;
- повышение числа дочерних таксономических форм.
Перечисленные признаки взаимосвязаны. При увеличении количества особей происходит расширение границ ареала данного вида, его представителями заселяются новые территории, в результате чего образуются новые виды, подвиды, популяции. В наше время птицы, многие млекопитающие, насекомые находятся именно в состоянии биологического прогресса.
Понятие регресса
Основная характеристика биологического регресса заключается в том, что данный процесс является противоположным прогрессу. У него также есть определенные отличительные характеристики, о которых следует упомянуть отдельно:
- снижение количества особей в результате превышения показателя смертности над рождаемостью;
- снижение многообразия внутри вида;
- уменьшение границ и целостности ареала, происходит распад его на несколько отдельных пятен;
- из-за незначительной численности особи подвергаются катастрофической элиминации, что может спровоцировать уничтожение всей группы.
Пути биологического прогресса
Характеристика биологического прогресса и регресса будет неполной без указания возможных путей эволюционных изменений. А. Н. Северцов отмечал, что существует несколько вариантов изменения состояния вида, рода. Если, по его мнению, биологический регресс имеет лишь один вариант существования, то прогресс представлен разнообразными способами: дегенерацией, идиоадаптацией, ароморфозом.
Биологическая эволюция
Длительное время проблемой эволюционных процессов в биологии занимался И. И. Шмальгаузен. Именно им были определены основные варианты биологического прогресса:
- гиперморфоз;
- алломорфоз;
- ароморфоз;
- гипоморфоз;
- катаморфоз;
- теломорфоз.
Биологический регресс не имеет подобных направлений. Ароморфоз является таким путем эволюции, который сопровождается увеличением уровня жизнедеятельности, предполагает расширение среды обитания рода. Для арогенезов характерны:
- усиление деятельности;
- увеличение дифференциации;
- интегрированность организма;
- проявление активных вариантов борьбы за существование;
- усовершенствование органов чувств и нервной системы.
В результате ароморфоза происходят изменения, которые способствуют подъему организации, то есть наблюдается не биологический регресс, а развитие (прогресс). У вида появляется шанс на переход к новым условиям существования. В качестве примера арогенеза можно привести четырехкамерное сердце, появление живорождения, постоянную температуру тела, два круга кровообращения, грудное вскармливание молоком новорожденных детенышей. Биологический регресс такими возможностями не обладает. Именно путем ароморфозов появились классы и типы, развились крупные таксоны. А. Н. Северцов говорил о том, что именно ароморфоз предполагает усложнение вида, возможность его к последующему самосовершенствованию. К чему приводит биологический регресс? Примеры в истории свидетельствуют о том, что его результатом становится полное вымирание вида, рода.
Аллогенез предполагает формирование специфических приспособлений во время изменения условий обитания. В этом случае прогрессия организма не предполагает усложнения всего вида, не требуется и общий подъем энергии. Аллогенезы приводят к видовому разнообразию, существенному росту численности. К примеру, млекопитающие сумели освоить различные условия обитания, их можно встретить и в арктических пустынях, и в тропиках. Кроме того, их представители освоили разные среды (почву, воду, сушу), что привело к снижению конкуренции между представителями разных видов за места обитания, пищу. Но при этом не произошел биологический регресс. Примеры, приведенные выше, напротив, свидетельствуют о стабильном уровне организации живых организмов. Благодаря идиоадаптации появляются новые роды, виды, отряды, семейства, возникают таксоны низкого ранга.
Телогенез признан узкой специализацией, приспособлением к конкретным условиям существования, не предполагающим серьезного изменения уровня организации. К примеру, хамелеоны, черепахи, ленивцы наделены дополнительными приспособлениями к условиям обитания.
Заключение
Согласно теории, предложенной А. Н. Северцовым, основным фактором для повышения организации живых организмов выступают частные приспособления, которые могут сопровождаться упрощением, то есть дегенерацией. Благодаря одним и тем же арогенезам возможно появление различных «надстроек», которые дают виду возможность выживать и развиваться в частных условиях. Биологический регресс и прогресс являются теми основными способами биологического развития, которые позволяют конкретному отряду, роду выживать, развиваться, совершенствоваться либо приводят к его полной гибели и исчезновению.
А.Н.Северцов создал учение о направлениях филогенетического развития организмов. Согласно этому учению, следует различать два типа прогресса в органическом мире:
1. морфофизиологический прогресс, который приводит к прогрессивным изменениям в организации и функциях организмов;
2. биологический прогресс, который связан с любыми изменениями, которые приводят к процветанию вида (т.е. повышению численности особей, расширению ареала, образованию подвидов).
Морфофизиологический прогресс и биологический связаны между собой, т.к. более совершенная по организации и функциям форма обладает большими возможностями в отношении приспособленности к окружающим условиям. Но это не единственный путь, ведущий к биологическому прогрессу.
· ароморфоз , или морфофизиологический прогресс;
· идиоадаптация , или частное приспособление;
· морфофизиологический регресс , или общая дегенерация;
· ценогенез , или эмбриональные приспособления.
Ароморфоз – изменения универсального характера, благодаря которым организация животных или растений поднимается на более высокую ступень, что создаёт возможность дальнейшего прогрессивного изменения.
В этом процессе происходят глубокие функциональные и структурные изменения, в результате возникают более совершенные приспособления, что приводит к расширению связей организма со средой, к завоеванию новых экологических ниш.
Примерами ароморфозов являются изменения в дыхательной, кровеносной, нервной системах в ходе эволюции позвоночных животных (объяснения по табл.).
Путь ароморфоза имел большое значение и в филогенезе растений. Это возникновение проводящей системы, эпидермиса, устьиц (А.Л.Тахтаджан), что позволило растениям овладеть сушей; образование пыльцевой трубки, что освободило процесс оплодотворения от капельно-жидкой воды.
Идиоадаптация – вырабатываются частные приспособления, а не общие. При этом уровень организации, интенсивность обмена не повышается. В результате организм оказывается лучше приспособленным к определённым, специфическим условиям среды.
Примеры: форма тела рыб, ведущих придонный образ жизни (камбала, скат); покровительственная окраска и форма тела животных; у растений – приспособления к перекрёстному опылению, распространению семян и плодов, вегетативное размножение.
Морфофизиологический регресс – происходит упрощение строения отдельных систем органов по сравнению с предками.
Ценогенезы – полезные приспособления, которые развиваются на определённых стадиях онтогенеза, но потом исчезают.
Например, яйцевые оболочки: скорлупа – механическая защита зародыша, желток – пища для эмбриона, амниотическая жидкость – защита зародыша от ударов и толчков, аллантоис – орган эмбрионального дыхания; яйцевой зуб у детёныша крокодила; липкие нити на яйцах акулы – для прикрепления яиц к подводным растениям; жабры у личинок стрекозы.
А.Н.Северцов в своём учении отмечает, что многие крупные группы животных развивались сначала путём ароморфоза, затем наступал период идиоадаптаций, а в некоторых случаях морфофизиологического регресса.
Примером является филогенез хордовых животных. Вначале он идёт по пути ароморфоза, затем отделяется ветвь, которая продолжает развиваться путём ароморфоза и даёт начало позвоночным. Другая ветвь пошла по пути идиоадаптаций и в виде примитивной формы (ланцетника) дожила до наших дней. Третья ветвь – переходит к сидячему образу жизни (асцидия) и развивается по пути морфофизиологического регресса.
Такая смена фаз эволюционного процесса внутри большой группы организмов названа законом А.Н.Северцова.
В дальнейшем Северцов (1922) выделил в поступательном развитии органического мира прогресс биологический, морфологический и физиологический.
Тем самым проблема прогресса ставилась как комплексная проблема, исчерпывающее решение которой возможно только путем синтеза данных ряда биологических дисциплин. Он показал, что в развитии организма как целого разные типы прогресса могут сочетаться, протекать параллельно и взаимосвязанно. Ведущую роль в эволюции он отвел биологическому прогрессу, определяющему победу в борьбе за существование. При этом биологический прогресс может сопровождаться морфологическим и физиологическим регрессом. Во всех упомянутых выше работах Северцов касался проблемы прогресса попутно. Его первая специальная сводка по этому вопросу появилась в 1925 г. в виде небольшой книги, которая в 1934 г. была переиздана в значительно расширенном виде. В ней содержалось учение о главных направлениях эволюции.
Учение А. Н. Северцова вошло в учебники дарвинизма. Достаточно напомнить только об основных его положениях. В соответствии с теорией видообразования Дарвина биологический прогресс, по Северцову, совершается последовательно путем образования сначала новых рас, затем разновидностей и, наконец, новых видов. К победе в борьбе за существование ведут несколько типов морфологических изменений: ароморфозы, идиоадаптации, ценогенезы и общая дегенерация. При ароморфозе повышается общая энергия жизнедеятельности взрослых потомков. Это достигается дифференциацией и усложнением функций органов и соответствующим изменением их строения.
Последнее находит выражение в гистологических изменениях, в изменениях величины и формы органов, в дифференциации органов и в увеличении их числа, а также в распределении и расположении многократно повторяющихся органов и их концентрации. Примерами ароморфоза может служить эволюция сердца позвоночных, превращение конечностей из плавающих в ползающие при преобразовании кроссоптеригий у наземных позвоночных. Приводимые Северцовым примеры ароморфоза представляют собой изменения в строении отдельных органов. Как эти изменения отражаются на организме как целом? По Северцову, совмещение прогрессивных изменений одних частей со статическим положением других ведет к подъему всей организации. В тех случаях, когда прогресс одних частей совмещается с регрессом других, о направлении изменений организации позволяет судить сопоставление прогрессивных и регрессивных признаков.
(по: Северцов, 1939). Ароморфозы (а) показаны в виде подъема на более высокий уровень (плоскости II и III); идиоадаптации (6) —в виде отклонений в пределах данной плоскости; специализации — S; регресс отмечен буквами г как спуск на нижележащую плоскость (I).
Еще интересные статьи
На основании данных сравнительно-эмбриологических исследований А. Н. Северцов показал слабые места биогенетического закона и внес существенные поправки в его содержание и понимание соотношений между онтогенезом и филогенезом.
В основе биологического прогресса лежит повышение приспособленности потомков по сравнению с предками. Если вид приспособлен лучше, численность этого вида увеличивается. Стойкое увеличение численности - первый критерий биологического прогресса. Лучшая приспособленность позволяет виду увеличивать ареал - это второй критерий биологического прогресса. При столкновении с новыми условиями среды происходит видообразование, которое со временем приводит к увеличению числа дочерних таксонов. Последний критерий применим не только к видам, но к систематическим группам любого ранга, вплоть до типов.
В противоположность биологическому прогрессу при биологическом регрессе численность вида уменьшается, ареал сокращается, и в течение длительных промежутков времени сокращается число дочерних таксонов, так как часть из них вымирает.
Примером биологически прогрессивного и регрессивного таксонов могут служить два отряда птиц: воробьинообразные, включающие свыше 4000 видов, объединяемых примерно в 900 родов и 40 семейств, и гагарообразные - 1 семейство, состоящее из 1 рода, включающего 4 вида.
По Северцову, биологический прогресс может достигаться разными способами: путем ароморфоза - повышения уровня организации, путем идиоадаптации - выработки частных приспособлений и путем специализации - приспособления к более узким, чем у предков, условиям существования.
Ароморфоз - формирование приспособлений широкого значения, позволяющих ароморфным таксонам существовать в более разнообразных условиях. Например, предки млекопитающих - пресмыкающиеся, не способны поддерживать постоянную температуру тела. У них, кроме крокодилов, трехкамерное сердце, и по всему телу разносится смешанная артериально-венозная кровь. Недостаток кислорода не обеспечивает необходимого для поддержания температуры уровня обмена веществ. Поэтому пресмыкающиеся в тропиках активны круглый год, в умеренном климате на зиму впадают в спячку, а в Арктике их нет. Четырехкамерное сердце и полное разделение артериальной и венозной крови позволяют млекопитающим быть активными круглый год от Арктики до Антарктиды. Зимняя, а у некоторых и летняя, спячка обусловлена у них не холодом, а недостатком пищи.
Идиоадаптация - приспособление за счет частных изменений в строении и функциях органов при сохранении уровня организации - самый распространенный способ прогрессивной эволюции. Она может продолжаться неограниченно долго, как у акул, но может смениться специализацией. Часто эволюция крупных таксонов начинается периодом ароморфоза, который затем всегда сменяется идиоадаптацией. Таксон, освоивший благодаря ароморфозу более широкую среду обитания, испытывает быструю дивергенцию - происходит так называемая адаптивная радиация. Различные ветви его эволюции - дочерние таксоны приспосабливаются к разнообразию новых условий. Однако, далеко не все крупные таксоны возникают путем ароморфоза. Например, костистые рыбы, составляющие около 95 % современной фауны рыб, возникли путем идиоадаптации. Биологический прогресс этого класса рыб обеспечили наличие плавательного пузыря, создавшего рыбам возможность регулировать плавучесть, и облегчение чешуйного покрова, сделавшее тело более подвижным.
А. Н. Северцов впервые разделил понятия биологического и морфофизиологического прогресса (последний означает усложнение организации). Биологический прогресс, в отличие от морфофизиологического, может достигаться не только путем повышения уровня организации (ароморфоз) и частных приспособлений (идиоадаптация), но и вторичным упрощением организации - общей дегенерацией, которая является одной из форм специализации. Примером биологически прогрессивного таксона, эволюция которого шла по пути общей дегенерации, могут служить ленточные черви.
Три критерия и три пути достижения биологического прогресса
Биологический прогресс является основным, магистральным направлениям эволюции. Биологический прогресс характеризует отдельные группы организмов на определенных этапах развития органического мира. Критериями биологического прогресса служат следующие показатели (критерии) :
1. Увеличение числа особей рассматриваемой группы.
2. Расширение ареала.
3. Интенсивное формо- и видообразование.
В итоге наблюдается выход в новую адаптивную зону с последующей адаптивной радиацией, то есть распространение в различных условиях обитания.
В настоящее время, в состоянии биологического прогресса, безусловно, находятся покрытосеменные растения, насекомые, птицы и млекопитающие.
Существует три основных способа достижения биологического прогресса: арогенез, аллогенез и катагенез, которые закономерно сменяют друг друга.
· Арогенез – эволюционное направление, сопровождающееся приобретением крупных изменений строения – ароморфозов. Ароморфоз (от греч. “айро” - поднимаю, “морфо” - форма, образец) - это такое качественное изменение, при котором значительно увеличивается приспособленность группы, повышается ее жизнедеятельность в новых условиях обитания, что дает широкие преимущества данной группе и способствует расширению ее ареала. Например, появление у плоских червей двусторонней симметрии тела и третьего зародышевого листка послужило основой для усложнения в последующих группах животных пищеварительной системы, мускулатуры, кровеносной и выделительной систем, а также возникновения скелета у позвоночных и т. п. Применительно к отдельным группам, например у млекопитающих, ароморфозы обусловили разделение сердца на четыре камеры и дифференцировку двух кругов кровообращения с одновременным увеличением рабочей емкости легких, усложнение головного мозга и органов чувств, а отсюда и развитие сложных реакций поведения, более гибкое приспособление к быстрой смене обстановки. У растений ароморфозы обеспечили переход из водной среды на сушу, от размножения спорами к размножению семенами. Ароморфозы всегда открывают широкий простор дивергентной эволюции и ведут к биологическому прогрессу.
·
Аллогенез - эволюционное направление, сопровождающееся прообретением идиоадаптаций. Идиоадаптации (от греч. “идиос” - особенность, “адаптация” - приспособление) - это эволюционные приспособления к специальным условиям среды, наступающие после ароморфозов. При этом общего подъема уровня организации и интенсивности жизнедеятельности организмов не происходит. Например, возникновение млекопитающих стало эволюционным изменением на уровне ароморфоза, но в дальнейшем, без коренных преобразований организации, наступает широкая адаптивная радиация этой группы, при этом появляются многие новые виды, роды, семейства и т. д., которые приспособились к обитанию в разнообразных условиях суши, в водной и воздушной среде.