Что вам известно о происхождении растений и животных. § 37. Происхождение видов. Развитие эволюционных представлений

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 
ГлавнаяРастенийЧто вам известно о происхождении растений и животных

Текст книги "Биология. Введение в общую биологию. 9 класс". Что вам известно о происхождении растений и животных


§ 37. Происхождение видов. Развитие эволюционных представлений



1. Что вам известно о происхождении растений и животных?

Растения и животные имеют общее происхождение. И те и другие возникли в процессе длительной эволюции, т. е. в процессе длительного исторического развития, от общих предков - примитивных форм жизни. Появление на Земле растений и животных относится к далёким временам, исчисляемым миллионами лет. Имея общих предков, растения и животные обладают многими сходными чертами и одновременно значительно отличаются между собой. Растительным и животным организмам свойственны обмен веществ, питание, рост, движение, раздражимость и др. Особенно много сходных черт наблюдается у низших растений и животных.

2. Что такое эволюция? Какие доказательства её существования вам известны?

Эволюция - непрерывный и необратимый процесс исторического развития природы.

Об эволюционном развитии органического мира свидетельствуют многие факты, накопленные разными науками о природе, в первую очередь палеонтологией, морфологией и анатомией, цитологией, эмбриологией, биогеографией и др.

Рассмотрим некоторые из этих доказательств.

К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят:

1. Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гласит: "Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа".

2.Биогенетический закон Геккеля-Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития.

Морфологические доказательства. К доказательствам эволюции этой группы относятся:

1) Сравнительно-анатомические исследования показали наличие в современной флоре и фауне переходных форм организмов, сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц.

2) Наличие в пределах класса, типа гомологичных органов, образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза.

3) Наличие рудиментов (от лат. rudimentum - зачаток, первооснова) - сравнительно упрощенных, недоразвитых, по сравнению с гомологичными структурами предков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволюционного развития.

4) Наличие атавизмов (от лат. atavus - предок), признаков, появляющихся у отдельных особей данного вида, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в процессе эволюции.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

1) Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах.

2) Сведения об ископаемых переходных формах.

К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции относятся следующие:

1. Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволюционного процесса.

2. Особенности фауны и флоры островов также свидетельствуют в пользу эволюции. Органический мир материковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно.

Вопросы

1. Что понимают под эволюцией природы в современной биологии?

В современной биологии эволюция рассматривается как сила, ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени.

2. Что является фундаментальным следствием признания существования эволюции?

Следствием признания существования эволюции стало дальнейшее развитие биологии. Это послужило стимулом для развития разных биологических дисциплин — сравнительной анатомии и эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии и многих других наук. Идеи эволюционизма распространились далеко за пределы биологии, проникнув в другие области естествознания.

3. Как Ж. Б. Ламарк объяснял многообразие видов и приспособленность организмов к конкретным условиям среды?

Ж. Б. Ламарк полагал, что определённые органы или системы органов у животных и растений по мере упражнения должны совершенствоваться, а затем закрепляться в следующих поколениях. Он ошибочно выводил факторы эволюции из будто бы присущего всему живому стремления к совершенствованию.

4. В чём заключаются основные положения учения Ч. Дарвина?

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде следующих принципиальных положений.

1. Все организмы, населяющие нашу планету, изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных принадлежащих к одному виду животных или растений.

2. В природе рождается особей каждого вида больше, чем позволяют прокормить ресурсы среды. Это ведёт к борьбе за существование между ними. В результате выживают особи, обладающие наиболее выгодными в данных условиях среды признаками, т. е. происходит естественный отбор.

3. Сохранённые естественным отбором особи оставляют потомство, передавая свои признаки по наследству. Это обеспечивает существование того или иного вида на протяжении длительного времени.

4. Так как условия среды в разных участках ареала могут различаться, то и приспособления формируются разные, т. е. идёт расхождение признаков организмов, ведущее к появлению новых видов - видообразованию.

5. Почему учение Дарвина не потеряло своей актуальности в настоящее время?

Идеи Дарвина убедительно обоснованы и до сих пор нет достоверных данных, которые полностью их опровергали бы.

Задания

1. Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом (см. ниже), сделайте вывод о том, каковы были взгляды большинства учёных-биологов в отношении происхождения видов и их многообразия на Земле до публикации Ч. Дарвином своих фундаментальных работ.

Весь исторический период, вплоть до середины XIX века, шло накопление экспериментального материала, подтверждающего реальное направление в эволюции органического мира, что и подготовило почву под формирование материалистического учения Дарвина, перевернувшего многое в развитии теоретических воззрений на развитие природы, существовавших до появления эовлюционного учения Чарльза Роберта Дарвина.

2. Подготовьте сообщения/мультимедиапрезентации о Ч. Дарвине как учёном-исследователе и основоположнике учения об эволюции органического мира.

Чарльз Роберт Дарвин - выдающийся английский натуралист, естествоиспытатель, основатель дарвинизма. Его труды, посвященные эволюции живых организмов, оказали огромное влияние на историю человеческой мысли, ознаменовали собой новую эпоху в развитии биологии и других наук.

Дарвин появился на свет в Шрусбери (графство Шропшир) 12 февраля 1809 г. в достаточно обеспеченной многодетной семье врача. Членам этого семейства были присущи высокий культурный уровень, интеллект, широкий кругозор. В частности, Эразм Дарвин, дед Чарльза, снискал известность как врач, философ, литератор.

Искренний интерес к жизни природы, склонность к собирательству у мальчика пробудился еще в детстве. В 1817 г. умирает мать, и в 1818 г. Чарльза и Эразма, старшего брата, отдают в местный пансион. С 1825 г. Чарльз Дарвин изучает медицину в Эдинбургском университете. Не чувствуя расположенности к этой профессии, он забросил учебу и по настоянию рассерженного отца поступил учиться на богослова в Кембридж, хотя не был полностью убежден в истинности христианских постулатов. Природные склонности, участие в жизни научных обществ, знакомство с ботаниками, зоологами, геологами, экскурсии естественноисторической направленности сделали свое дело: из стен христианского колледжа Чарльз Дарвин в 1831 г. вышел натуралистом-коллектором.

В этом качестве он на протяжении пяти лет (1831-1836) принимал участие в кругосветном путешествии на корабле, куда попал по рекомендации друзей. В ходе плавания им были собраны замечательные коллекции, а свои впечатления и наблюдения он изложил в двухтомнике под названием «Путешествие вокруг света на корабле «Бигль», который сделал его известным в научном сообществе. Из этого плавания Чарльз вернулся сформированным ученым, который в науке видел единственное призвание и смысл жизни.

Возвратившись в Англию, Дарвин работал секретарем Лондонского геологического общества (1838-1841), в 1839 г. вступил в брак с Эммой Веджвут, которая впоследствии родила ему 10 детей. Слабое здоровье заставило его в 1842 г. покинуть английскую столицу и поселиться в имении Даун (графство Кент), с которым была связана вся его дальнейшая биография.

Жизнь на лоне природы - размеренная и уединенная, почти отшельническая - была посвящена научным трудам, разрабатывавшим теорию эволюции органических форм. Основные эволюционные факторы были отражены в главном труде Дарвина (1859) «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В 1868 г. увидел свет дополняющий его фактическим материалом двухтомник «Изменение домашних животных и культурных растений». Третьей книгой об эволюции стало «Происхождение человека и половой отбор» (1871) и последовавшее за ней дополнение «Выражение эмоций у человека и животных» (1872), и именно здесь Дарвин рассматривал происхождение человека от обезьяновидных пращуров.

Своей теорией эволюции органического мира Земли, которую назвали дарвинизмом, ученый произвел настоящий фурор, расколов научное сообщество на два противоборствующих лагеря. Его учение было очень тщательно разработано, имело в своей основе огромное количество фактического материала, растолковывало явления, которым до тех пор не существовало объяснения, открывало огромные исследовательские перспективы, и все эти факторы способствовали тому, что дарвинизм быстро укреплял позиции.

Способствовала этому и сама личность его создателя. По свидетельству современников, Дарвин был не просто исключительно авторитетным ученым, а простым, скромным, дружелюбным, тактичным человеком, корректно относившимся даже к непримиримым оппонентам. Пока в мире бушевали нешуточные страсти по поводу теории эволюции, главный возмутитель спокойствия следил за перипетиями, ведя уединенную жизнь, и по-прежнему занимался научными исследованиями, несмотря на крайне слабое здоровье.

Параллельно с победоносным шествием дарвинизма его автор становился обладателем все большего количества всевозможных регалий от научных сообществ, начало которым положила коплеевская золотая медаль от Лондонского королевского общества в 1864 г. В 1882 г. ученый, совершивший беспрецедентный научный переворот, тихо скончался в Дауне. Тело Чарльза Дарвина перенесли в Вестминстерское аббатство, где похоронили возле Ньютона.

resheba.me

Развитие эволюционного учения Ч. Дарвина



1. Что вам известно о происхождении растений и животных?

Ответ. Растения и животные произошли от одного примитивного предка в ходе длительной эволюции. Случилось это несколько миллиардов лет назад. Растениям, в отличие от животных, свойственно наличие хлорофилла, придающего им зеленую окраску. Благодаря хлорофиллу растения, по способу питания, являются автотрофными, то есть способными питаться неорганическими веществами и за счет энергии солнца создавать из них нужную им органику (белки, углеводы, сахар, крахмал и прочее). Происхождение растений и их развитие шло по пути постоянного увеличения уровней сложности от простейших одноклеточных организмов до современных цветковых растений.

Сине-зеленые водоросли или цианобактерии являются одними из первых и самых примитивных обитателей нашей планеты, отмеченных еще 3.5 млрд. лет назад. 3.3 млрд. лет назад появляются нитчатые формы. Сообщество цианобактерий способно создавать строматолиты — минеральные структуры, хорошо известные из докембрия и образующиеся и сегодня в определенных условиях (Австралия).

Появившиеся несколько позже (3 млрд. лет назад) водоросли были представлены уже и многоклеточными формами. С этого же возраста известны геологические следы процесса фотосинтеза. 1.25 млрд. лет известны красные водоросли, уже сходные с современными формами. 1.2 млрд. лет назад появляются зеленые водоросли, которые широко распространены в биотах венда и кембрия. Произошли от зеленых жгутиковых организмов. В венде отмечены отпечатки бурых водорослей. В силуре возникают высокоорганизованные формы водорослей. 1200 млн. лет назад водоросли уже распространились по суше, обитая во влажных местах. Однако возникновение развитых наземных форм не могло произойти до тех пор, пока озоновый слой не достиг достаточной мощности, чтобы защитить наземных обитателей от ультрафиолетового излучения.

От водорослей хлорофитов, а возможно от бурых, независимо от высших растений, произошли мхи, которые еще не имели сосудов, но уже заселяли сушу. Их остатки найдены в карбоне, но понятно, что группа развилась намного раньше, будучи среди первых наземных растений. Споры, похожие на споры печеночных мхов, найдены в ордовике (Llanvirn). Однако дальнейшего развития эта группа не получила. Существует также версия происхождения мхов от риниофитов.

Следующим этапом в эволюции растений стало возникновение трахеофитов — сосудистых растений (450 млн. лет назад), которые сначала размножались спорами (споры известны с позднего ордовика), а затем и семенами. Первые наземные растения, очевидно, появились в форме крошечных растений, напоминающих печеночные мхи, в среднем ордовике. Они еще не имели сосудистых тканей, что строго ограничивало их размеры и жестко привязывало к влажным наземным условиям. С ордовика до конца девона существовали первые наземные растения — риниофиты. Они имели кутикулу, защищающие их от высыхания, ползучее корневище и вертикальные дихотомические стебли не более 20 см высотой, но настоящих листьев еще не было. С позднего силура они широко распространились по полузатопленным берегам мелководных лагун и рек.

В позднем силуре от псилофитовых форм происходят плауны, которые в карбоне достигают своего максимального развития. Их представители, лепидодендроны и сигиллярии были уже высокими деревьями до 30–40 м. Росли, в основном, в болотистых районах. Ветвление было еще дихотомическим, а листья имели шиловидную форму. Все ранние растения еще были споровыми.

Девонский период стал временем развития основных групп растений. В начале или середине девона из тримерофитовых развиваются членистостебельные растения — хвощи. Они расселялись уже по берегам озер и рек, в том числе и на песчаных почвах. Их расцвет также пришелся на каменноугольный период, когда возникли уже настоящие леса. В начале мезозойской эры стали угасать и еще до начала палеогена остался только один существующий сейчас род.

В позднем девоне произошли папоротникообразные растения, широко распространившиеся в мезозойскую эру, когда существовали крупные древовидные формы, сейчас уже вымершие. Многие современные семейства появились в меловом периоде. Оледенения вытеснили их в южные широты.

Со среднего девона по ранний карбон существовали праголосемянные растения, имевшие кустистые или древовидные формы, но размножавшиеся еще при помощи спор. В перми растения расселились по внутриматериковым и горным районам.

В позднем девоне от праголосемянных возникают голосеменные растения. Первыми их них произошли семенные папоротники, существовавшие с девона до юрского периода. Позже появились кордаиты (ранний карбон), саговники (пермь), гинкговые (пермь) и хвойные (поздний карбон). В мезозойскую эру они господствовали в растительном покрове на всей Земле.

На границе юры и мела появляются покрытосеменные или цветковые растения, которые в наше время являются самыми многочисленными. Сначала развилась группа двудольных, которая уже в раннем мелу дала начало однодольным растениям, являющимся, в основном, травянистыми. Вот так происходило происхождение растений.

Считается, что животные произошли от жгутиковых одноклеточных, а их ближайшие известные живые родственники — хоанофлагеллаты, воротничковые жгутиконосцы, морфологически сходные с хоаноцитами некоторых губок. Молекулярные исследования определили место животных в надгруппе Opisthokonta, куда также включают хоанофлагеллат, грибы и небольшое количество паразитических протист. Название Opisthokonta обозначает заднее расположение жгутика в подвижной клетке, как у большинства сперматозоидов животных, в то время как другие эукариоты, как правило, имеют передний жгутик.

Первые ископаемые остатки животных относятся к концу докембрия (около 610 миллионов лет назад) и известны как эдиакарская или вендская фауна. Их, однако, сложно соотнести с более поздними ископаемыми. Они могут быть предками современных ветвей животных, независимыми группами или не животными вовсе. Большинство известных типов животных более или менее одновременно появились в кембрийском периоде, около 542 миллионов лет назад. Это событие — кембрийский взрыв — было вызвано либо быстрой дивергенцией групп, либо таким изменением условий, которое сделало возможным окаменение. Однако некоторые палеонтологи и геологи предполагают, что животные появились значительно раньше, чем считалось ранее, возможно, даже 1 миллиард лет назад — в начале тония. На это указывает сокращение разнообразия строматолитов примерно в это время. Кроме того, из тонийских отложений известны отпечатки и норы, которые свидетельствуют о наличии крупных (около 5 мм в ширину) трёхслойных червей, сложных, как земляные черви.

2. Как вы понимаете, что такое эволюция?

Ответ. Биологическая эволюция (от лат. evolutio — «развёртывание») - естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Существует несколько эволюционных теорий, объясняющих механизмы, лежащие в основе эволюционных процессов. В данный момент наиболее общепринятой является синтетическая теория эволюции, являющаяся синтезом классического дарвинизма и популяционной генетики. Она позволяет объяснить связь материала эволюции (генетические мутации) и механизма эволюции (естественный отбор). В рамках теории эволюция определяется как процесс изменения частот аллелей генов в популяциях организмов в течение времени, превышающего продолжительность жизни одного поколения.

Чарлз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путём естественного отбора. Эволюция путём естественного отбора — это процесс, который следует из трёх фактов о популяциях: 1) рождается больше потомства, чем может выжить; 2) у разных организмов разные черты, что приводит к различиям в выживаемости и вероятности оставить потомство; 3) эти черты — наследуемые. Эти условия приводят к появлению внутривидовой конкуренции и избирательной элиминации наименее приспособленных к среде особей, что ведёт к увеличению в следующем поколении доли особей, черты которых способствуют выживанию и размножению в этой среде. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.

Несмотря на неоднозначное восприятие в обществе, эволюция как естественный процесс является твёрдо установленным научным фактом, имеет огромное количество доказательств и не вызывает сомнений в научном сообществе. В то же время отдельные аспекты теорий, объясняющих механизмы эволюции, являются предметом научных дискуссий. Открытия в эволюционной биологии оказали огромное влияние не только на традиционные области биологии, но и на другие академические дисциплины, например, антропологию, психологию. Представления об эволюции стали основой современных концепций сельского хозяйства, охраны окружающей среды, широко используются в медицине, биотехнологии и многих других социально значимых областях человеческой деятельности

Вопросы после § 52

1. Как Ж. Б. Ламарк объяснял ход эволюции у растений и животных?

Ответ. Согласно Ламарку, изменения у животных и растений под действием внешних условий происходят по-разному. Так, растения воспринимают изменения условий непосредственно через обмен веществ с внешней средой. Если семя какого-либо лугового растения, растущего в низинах, будет случайно занесено на сухую каменистую возвышенность, то, приспосабливаясь к новым условиям, потомство этого семени превратится в новую разновидность. У лютика, растущего в воде, подводные листья рассечены на тонкие волосовидные доли, а листья, находящиеся на поверхности воды, широкие и округлые, разделены на простые лопасти. У родственного вида лютика, растущего на влажной почве, листья не разделены на тонкие доли. Ламарк считал, что при попадании семян первого вида лютика не в воду, а на влажную почву из них вырастут растения второго вида. Однако в действительности этого не бывает.

Для животных Ламарк разработал более сложный механизм преобразований, осуществляющийся в следующей последовательности:

• всякая значительная перемена во внешних условиях вызывает изменения в потребностях животных;

• это влечёт за собой новые действия животных и возникновение новых «привычек»;

• в результате животные начинают чаще употреблять органы, которыми они раньше мало пользовались; эти органы значительно развиваются и увеличиваются, а если требуются новые органы, то они под влиянием потребностей возникают «усилиями внутреннего чувства».

Таким образом, главным фактором эволюции Ламарк считал прямое влияние среды. Он придавал большое значение «упражнению» и «неупражнению» органов, считая, что упражнение ведёт к их усилению и результаты такой тренировки передаются потомству. Ламарк допускал, что стремление, желание животного ведёт к усиленному притоку крови и «других флюидов» к той части тела, к которой направлено это стремление, вызывая её усиленный рост, передаваемый затем по наследству потомству.

Как первая последовательная и цельная попытка создания эволюционного учения, теория Ламарка была прогрессивной для своего времени. Однако представленные Ламарком доказательства причин изменяемости видов не были убедительными. Основные положения его теории не были выведены и доказаны исходя из научных фактов, а являлись лишь умозрительным построением. Он не объяснил, откуда возникает «стремление организмов к прогрессу», которое, по Ламарку, присуще всему живому и является движущей силой эволюции, и почему следует считать наследственным свойство организмов целесообразно реагировать на внешние воздействия.

2. Что принято за единицу классификации в системе природы Линнея?

Ответ. Решающий вклад в создание системы природы внёс в XVIII в. выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778). Линней разделил каждое из царств природы (он выделил три царства: Растения, Животные и Минералы) на соподчинённые группы: классы, отряды, роды и виды. За единицу классификации он принял вид – совокупность особей, сходных по строению. Растения были разделены на 24 класса и 116 отрядов на основе анализа строения органов размножения. Отряды включали в себя роды, роды – виды, которые, в свою очередь, подразделялись на подвиды. Животные были разделены на 6 классов (Млекопитающие, Птицы, Амфибии, Рыбы, Черви и Насекомые). К. Линней отнёс человека к классу млекопитающих и отряду приматов. Отнесение человека к миру животных, помещение его в один отряд с обезьянами потребовало от Линнея большой гражданской смелости, так как отвергало представление о человеке как о центральном обособленном объекте живой природы.

Линней установил принцип соподчинённости систематических категорий, считая, что соседние категории связаны не только сходством, но и родством: чем дальше расположены категории друг от друга, тем меньше степень их родства.

3. В чём состоят основные положения учения Ч. Дарвина?

Ответ. В основу своего объяснения механизмов эволюции Ч. Дарвин положил три главных фактора: изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор, среди которых естественный отбор является направляющей, движущей силой.

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде довольно простых положений:

1. Организмы изменчивы. Трудно найти такое свойство или признак, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.

2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.

3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножаться в геометрической прогрессии и в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все.

4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Индивидуальные наследственные уклонения (наследственная изменчивость), борьба за существование и естественный отбор в длинном ряду поколений обеспечивают приспособительные изменения организмов к конкретным условиям существования. Этими же процессами определяется многообразие видов и общее повышение уровня организации организмов, населяющих Землю.

4. Какие факты позволяют говорить о борьбе за существование? Как проявляется эта борьба в природе?

Ответ. Живые организмы стремятся размножиться в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро. Фактически этого никогда не случается, так как жизненные ресурсы ограничены и достаются лишь немногим — тем, кто может одержать победу в борьбе за жизнь, или борьбе за существование. Внутривидовая борьба за существование проявляется у разных видов, прежде всего, в конкуренции за кормовые ресурсы и полового партнера. Как правило, прямому столкновению особей препятствуют различные приспособления, среди которых следует выделить метки, обозначающие индивидуальный участок: пение певчих птиц, оставление пахучих выделений и т. п. Нарушение границ индивидуального участка нередко сопровождается боями. Реже встречается прямое взаимодействие, например каннибализм. Межвидовая борьба наиболее ярко проявляется в конкурентных отношениях между видами, занимающими сходную нишу жизни. Типичный пример — взаимоотношения черной и серой крыс. Кроме того, иногда к межвидовой борьбе от­носят взаимоотношения между хищником и жертвой, паразитом и хозяином. Причем такого рода взаимодействия, как правило, идут на пользу обоим видам, и чем древнее связь, тем более эффективным является взаимное приспособление и, как следствие, происходит сопряженное эволюционное развитие.

►Понаблюдайте за окружающими вас животными и растениями. Отметьте, чем они различаются, составьте списки различий.

Развитие живой природы на земле привело к образованию двух основных групп организмов — растений и животных.

Между животными и растениями, несмотря на внешние различия, существует много общего.

Сходство растительных и животных клеток обнаруживается на элементарном химическом уровне. Современными методами химического анализа в составе живых организмов обнаружено около 90 элементов периодической системы. На молекулярном уровне сходство проявляется в том, что во всех клетках найдены белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины и т. д.

Особенность молекулярной организации растительных клеток состоит в том, что в них находится фотосинтезирующий пигмент - хлорофилл. Благодаря фотосинтезу в атмосфере Земли накапливается - кислород и ежегодно образуются сотни миллиардов тонн органических веществ.

Растениям, как и животным, присущи такие свойства живого, как рост, развитие, обмен веществ, раздражимость, движение, размножение, причем половые клетки животных и растений формируются путем мейоза и в отличие от соматических имеют гаплоидный (n) набор хромосом.

Клетки и растений, и животных окружены тонкой цитоплазматической мембраной. Однако у растений имеется еще толстая целлюлозная клеточная стенка. Клетки, окруженные твердой оболочкой, могут воспринимать из окружающей среды необходимые им вещества только в растворенном состоянии. Поэтому растения питаются осмотически. Интенсивность же питания зависит от величины поверхности тела растения, соприкасающейся с окружающей средой. Вследствие этого у большинства растений наблюдается значительно более высокая степень расчлененности, чем у животных, за счет ветвления побегов и корней.

Существование у растений твердых клеточных оболочек обусловливает еще одну особенность растительных организмов — их неподвижность, в то время как у животных мало форм, ведущих прикрепленный образ жизни. Именно поэтому распространение животных и растений происходит в разные периоды онтогенеза: животные расселяются в личиночном или во взрослом состоянии; растения осваивают новые местообитания путем переноса ветром или животными зачатков (спор, семян), находящихся в состоянии покоя.

Растительные клетки отличаются от клеток животных особыми органоидами-пластидами, а также развитой сетью вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток. Животные клетки изолированы друг от друга, а у клеток растений каналы эндоплазматической сети через поры в клеточной стенке сообщаются друг с другом. В качестве запасных питательных веществ в клетках животных накапливается гликоген, а в растительных — крахмал.

Форма раздражимости у многоклеточных животных - рефлекс, у растений – тропизмы и настии. У растений встречается как половое, так и бесполое размножение и у подавляющего большинства их существует чередование полового и бесполого поколений. У животных определяющей формой воспроизводства потомков служит половое размножение.

Низшие одноклеточные растения и одноклеточные простейшие животные трудно различимы не только внешне. Например, у эвглены зеленой – организма, стоящего как бы на границе растительного и животного мира, питание смешанное: на свету она синтезирует органические вещества с помощью хлоропластов, а в темноте питается гетеротрофно, как животное. Рост растений почти непрерывен, а у большинства животных он ограничен определенным периодом онтогенеза, после прохождения которого рост прекращается. Бесспорно то, что у современных растений и животных были общие предки. Именно они и послужили общим корнем для эволюционного развития и дивергенции растений и животных.

Различия в строении клеток растений и животных

В процессе эволюции, в связи с неодинаковыми условиями существования клеток представителей различных царств живых существ, возникло множество отличий. Сравним строение и жизнедеятельность клеток растений и животных.

Главное отличие между клетками этих двух царств заключается в способе их питания. Клетки растений, содержащие хлоропласты, являются автотрофами, т. е. сами синтезируют необходимые для жизнедеятельности органические вещества за счет энергии света в процессе фотосинтеза. Клетки животных — гетеротрофы, т. е. источником углерода для синтеза собственных органических веществ для них являются органические вещества, поступающие с пищей. Эти же пищевые вещества, например углеводы, служат для животных источником энергии.

Есть и исключения, такие как зеленые жгутиконосцы, которые на свету способны к фотосинтезу, а в темноте питаются готовыми органическими веществами. Для обеспечения фотосинтеза в клетках растений содержатся пластиды, несущие хлорофилл и другие пигменты.

Так как растительная клетка имеет клеточную стенку, защищающую ее содержимое и обеспечивающую постоянную ее форму, то при делении между дочерними клетками образуется перегородка, а животная клетка, не имеющая такой стенки, делится с образованием перетяжки.

Резкую границу между животными и растениями провести нельзя. Если высшие, сложно организованные животные и растения всегда резко отличаются друг от друга многими признаками, то их низшие формы, особенно одноклеточные животные и растения, нередко имеют черты сходства. Это свидетельствует об общности происхождения животных и растений.

resheba.me

Читать книгу Биология. Общая биология. 10–11 классы В. В. Пасечника : онлайн чтение

Текущая страница: 14 (всего у книги 26 страниц) [доступный отрывок для чтения: 18 страниц]

§ 51. Проблемы генетической безопасности

1. Какие мутации называются нейтральными?

2. Перечислите известные вам мутагенные факторы.

Почему близкородственные браки нежелательны. Мы уже говорили о том, что мутации в организме человека происходят довольно часто и до 10 % гамет являются дефектными. Поскольку мутации, как правило, рецессивны, то человек может нести в себе большой набор генетических отклонений, сам того не подозревая. При вступлении в близкородственный брак резко возрастает вероятность перевода у потомства таких поврежденных генов в гомозиготное состояние (аа), и патология неминуемо проявится в фенотипе потомства. Конечно, до какой-то степени все люди – родственники. Ведь первые люди, появившиеся в Африке, были совсем немногочисленны, а все мы произошли от них. И тем не менее почти во всех странах мира запрещены или не рекомендованы близкородственные браки.

В небольших общинах, живущих обычно в труднодоступных горных районах, часто встречаются браки между двоюродными и троюродными сестрами и братьями, дядями и племянницами и т. д. В таких группах людей рождается примерно в два раза больше мертвых детей, а также младенцев с врожденными генетическими отклонениями, чем в соседних равнинных районах, где родственные браки редки.

Как снизить вероятность возникновения наследственных заболеваний. В настоящее время в развитых странах существует сеть медико-генетического консультирования.

Знание законов наследственности позволяет предсказывать вероятность генетических отклонений у потомства здоровых родителей, в родословной которых отмечались случаи наследственных заболеваний. Для этого, путем опроса, составляется родословная родителей, что часто позволяет установить наличие генетически обусловленного заболевания и тип его наследования, например связь с той или иной хромосомой.

Работа врача-консультанта связана с трудностями психологического характера, так как далеко не всем нравится рассказывать о болезнях бабушки, дяди или троюродного брата. К тому же мало кто знает, чем болели бабушки и дедушки. Если в результате составления родословной выясняется, что вероятность генетических отклонений у детей данной родительской пары все-таки существует, то будущих родителей исследуют при помощи биохимических, физиологических и цитологических методов. Например, у людей, склонных к судорожным припадкам, можно зарегистрировать отклонения в характере электрических колебаний мозга – электроэнцефалограмме. Иногда можно заметить нарушения формы хромосом родителей или обнаружить биохимические нарушения, свидетельствующие о том, что человек является носителем мутантного гена, который практически не проявляется в фенотипе. Наконец, в период эмбрионального развития ребенка можно взять небольшое количество околоплодной жидкости, в которой есть как клетки эмбриона, так и продукты его обмена. Биохимические и цитогенетические анализы позволяют сделать заключение о развитии ребенка. Такая внутриутробная диагностика проводится в тех случаях, когда вероятность рождения ребенка с генетическими отклонениями весьма велика. К настоящему времени такими анализами определяют около 100 наследственных заболеваний.

Для того чтобы снизить вероятность возникновения наследственных отклонений, необходимо свести к минимуму действие на организм мутагенных факторов. К таким факторам относятся химические мутагены (бытовая химия, промышленные отходы, некоторые пищевые красители, ядохимикаты), электромагнитные колебания большой интенсивности, биологические мутагены (например, некоторые виды прививок) и особенно – вирусные заболевания.

Методы медико-генетического консультирования развиваются очень быстро, что избавляет многие семьи от трагедии рождения тяжелобольного ребенка, хотя этические проблемы, связанные с подобного рода анализами и вопросами аборта, по-разному понимаются представителями различных религий и народов.

Медико-генетическое консультирование.

1. Для чего нужно составление родословных?

2. Почему можно сказать, что «все люди родственники»?

Как уже говорилось, зачастую наследуется не признак, а способность проявить его в определенных условиях. Это относится к болезням с наследственным предрасположением. Наследственность играет большую роль в возникновении многих болезней сердца, гипертонии (повышенного давления крови), ревматизма, диабета, шизофрении. Однако здоровый образ жизни позволяет предотвратить развитие таких заболеваний у многих носителей вредоносных генов.

В таблице 7 приведены некоторые доминантные и рецессивные признаки человека.

Таблица 7. Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека

Окончание таблицы

Краткое содержание главы

Генетические закономерности универсальны для всех живых организмов, в том числе и для человека. Заболевания, причиной которых являются генетические нарушения, распространены достаточно широко. Для исследования генетики человека применяются следующие методы: генеалогический, популяционный, близнецовый, цитогенетический, биохимический.

Причиной генетических заболеваний могут быть как генные, так и хромосомные мутации.

Для предотвращения генетических заболеваний необходимо создание медико-генетических консультаций.

Глава 5. Основы учения об эволюции

Изучив данную главу, вы узнаете:

• что такое биологический вид, популяция;

• как полезные изменения закрепляются в популяции под действием естественного отбора, как происходит накопление различий между популяциями одного вида и их изоляция друг от друга;

• как происходит образование новых видов;

• что такое микро– и макроэволюция, каковы основные закономерности этих процессов.

На Земле обитает огромное число видов бактерий, грибов, растений, животных. Как они возникли? Возникли ли они такими, как мы их видим сейчас, или они менялись?

А меняются ли они в настоящее время? Каковы причины и механизмы таких изменений? На все эти вопросы дает ответы научная теория эволюции, начала которой были заложены Ч. Дарвином. Эволюционная теория использует самые современные методы исследований. Ее задача – ответить на вопрос, каким образом развивается жизнь на Земле и каковы основные направления эволюции.

§ 52. Развитие эволюционного учения Ч. Дарвина

1. Что вам известно о происхождении растений и животных?

2. Как вы понимаете, что такое эволюция?

Термин «эволюция» (от лат. evolutio – развертывание) ввел в XVIII в. швейцарский натуралист Шарль Боннэ.

Под эволюцией в биологии понимают необратимое историческое развитие живой природы. Эволюция организмов затрагивает все процессы жизни, происходящие на молекулярном уровне, на уровне отдельных биохимических или физиологических процессов, всего организма, вплоть до процессов, развивающихся в сообществах организмов, экосистемах и биосфере в целом. В биологии эволюция рассматривается как сила, ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени. Понятие «эволюция» пронизывает все области биологии как основная объединяющая идея наших представлений о жизни и о функциях организмов.

Еще в древности были собраны данные, свидетельствующие об огромном многообразии живых существ, и делались попытки систематизировать накопленные знания о них. Задолго до нашей эры древнегреческий философ Аристотель описал более 500 видов различных растений и животных, сгруппировал и расположил их в определенном порядке, от примитивных к все более сложным.

Интерес к биологии возрос в эпоху Великих географических открытий. Благодаря открытию Америки (1492) флора и фауна Евроазиатского континента пополнились новыми видами. Картофель, подсолнечник, кукуруза, фасоль, чай, томаты, хлопчатник, табак – вот лишь крохотная часть завезенных из Америки видов растений, которые стали играть важную роль в экономической жизни многих стран Старого света.

В науке шло описание новых видов, делались попытки классификации живых организмов, осмыслялись вопросы о степени родства различных групп организмов.

Система органической природы К. Линнея. Решающий вклад в создание системы природы внес в XVIII в. выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778). Линней разделил каждое из царств природы (он выделил три царства: Растения, Животные и Минералы) на соподчиненные группы: классы, отряды, роды и виды. За единицу классификации он принял вид – совокупность особей, сходных по строению. Растения были разделены на 24 класса и 116 отрядов на основе анализа строения органов размножения. Отряды включали в себя роды, роды – виды, которые, в свою очередь, подразделялись на подвиды. Животные были разделены на 6 классов (Млекопитающие, Птицы, Амфибии, Рыбы, Черви и Насекомые). К. Линней отнес человека к классу млекопитающих и отряду приматов. Отнесение человека к миру животных, помещение его в один отряд с обезьянами потребовало от Линнея большой гражданской смелости, так как отвергало представление о человеке как о центральном обособленном объекте живой природы.

Линней установил принцип соподчиненности систематических категорий (рис. 70), считая, что соседние категории связаны не только сходством, но и родством: чем дальше расположены категории друг от друга, тем меньше степень их родства.

Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка. Ученым, создавшим первую эволюционную теорию, был выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744–1829). Своими трудами он внес огромный вклад в биологию (сам термин «биология» принадлежит ему). Занимаясь систематикой животных, ученый обратил внимание на сходство черт строения у животных, не относящихся к одному виду. Ламарк выделил 10 классов беспозвоночных животных вместо двух в системе Линнея (Насекомые и Черви). Среди них Ракообразные, Паукообразные, Насекомые, сохранившиеся в этом таксономическом ранге до наших дней.

Рис. 70. Иерархичность систематических категорий, установленная К. Линнеем

Ламарк впервые поставил вопрос о причинах сходства и различия у животных, предположив, что природа «последовательно создавала различные тела, восходя от простейшего к наиболее сложному». Иными словами, Ламарк пришел к эволюционной идее – идее исторического развития органического мира.

В книге «Философия зоологии» Ламарк приводит многочисленные доказательства изменяемости видов. Изменения строения живых организмов и образование новых видов происходят, по Ламарку, крайне медленно и поэтому незаметны. Важную роль в возникновении новых видов он отводит постепенным изменениям условий окружающей среды.

Согласно Ламарку, изменения у животных и растений под действием внешних условий происходят по-разному. Так, растения воспринимают изменения условий непосредственно через обмен веществ с внешней средой. Если семя какого-либо лугового растения, растущего в низинах, будет случайно занесено на сухую каменистую возвышенность, то, приспосабливаясь к новым условиям, потомство этого семени превратится в новую разновидность. У лютика, растущего в воде, подводные листья рассечены на тонкие волосовидные доли, а листья, находящиеся на поверхности воды, широкие и округлые, разделены на простые лопасти. У родственного вида лютика, растущего на влажной почве, листья не разделены на тонкие доли. Ламарк считал, что при попадании семян первого вида лютика не в воду, а на влажную почву из них вырастут растения второго вида. Однако в действительности этого не бывает.

Для животных Ламарк разработал более сложный механизм преобразований, осуществляющийся в следующей последовательности:

• всякая значительная перемена во внешних условиях вызывает изменения в потребностях животных;

• это влечет за собой новые действия животных и возникновение новых «привычек»;

• в результате животные начинают чаще употреблять органы, которыми они раньше мало пользовались; эти органы значительно развиваются и увеличиваются, а если требуются новые органы, то они под влиянием потребностей возникают «усилиями внутреннего чувства».

Таким образом, главным фактором эволюции Ламарк считал прямое влияние среды. Он придавал большое значение «упражнению» и «неупражнению» органов, считая, что упражнение ведет к их усилению и результаты такой тренировки передаются потомству. Ламарк допускал, что стремление, желание животного ведет к усиленному притоку крови и «других флюидов» к той части тела, к которой направлено это стремление, вызывая ее усиленный рост, передаваемый затем по наследству потомству.

Как первая последовательная и цельная попытка создания эволюционного учения, теория Ламарка была прогрессивной для своего времени. Однако представленные Ламарком доказательства причин изменяемости видов не были убедительными. Основные положения его теории не были выведены и доказаны исходя из научных фактов, а являлись лишь умозрительным построением. Он не объяснил, откуда возникает «стремление организмов к прогрессу», которое, по Ламарку, присуще всему живому и является движущей силой эволюции, и почему следует считать наследственным свойство организмов целесообразно реагировать на внешние воздействия.

Развитие палеонтологии, анатомии и эмбриологии. В первой половине XIX в. были достигнуты значительные успехи в новых областях биологии – сравнительной анатомии, палеонтологии и эмбриологии. Замечательный французский ученый Жорж Кювье (1769–1832), исследовавший строение органов позвоночных животных, установил, что все органы представляют собой части одной целостной системы. Строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других, и ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Отсюда следовало, что в строении части можно найти отражение принципов строения всего организма. Так, если у животного имеются копыта, вся его организация отражает травоядный образ жизни: строение зубов обеспечивает перетирание грубой растительной пищи, желудок многокамерный, кишечник длинный и т. д. Кювье разделил животных на четыре ветви (типа), каждая из которых характеризуется общностью плана строения. Отталкиваясь от общего плана строения, он смог даже реконструировать внешний облик древних животных по сохранившимся фрагментам ископаемых форм.

Изучение ископаемых организмов натолкнуло Кювье на мысль, что вымирание древних групп животных и растений могло быть следствием крупных катастроф геологического характера. Впоследствии опустыненные территории заселялись видами животных и растений, проникшими из соседних областей.

В это же время появляются новые эмбриологические данные. Российский ученый Карл Бэр (1792–1876) впервые описал процесс возникновения тканей и органов в ходе развития эмбриона, по-новому взглянув на уже известное к тому времени явление сходства зародышевых стадий животных, относящихся к разным классам позвоночных. Сформулированный Бэром закон зародышевого сходства гласил: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения. Закон Бэра соединил в себе учение о «типе» Кювье с эмбриологическими данными. Бэр установил, что общие свойства каждой группы животных образуются в зародыше раньше, чем специальные. Так, в ходе развития куриного зародыша вначале проявляются свойства позвоночных, затем свойства класса птиц и лишь потом свойства данного конкретного вида – курицы. При этом зародыш высшей формы животного никогда не бывает подобен другой форме животного, а лишь ее зародышу (рис. 71).

Важное значение для понимания истории развития органического мира имели результаты изучения геологического прошлого Земли. В XIX в. английскому ученому Чарлзу Лайелю (1797–1876) удалось расшифровать и датировать геологическую историю Земли. Он показал, что такие факторы, как горообразование, вулканизм, оледенения, потоки, дождь, ветер, приливы, могут объяснить и объясняют как нынешние, так и прошлые изменения земной поверхности, а следовательно, и изменения в составе органического мира. Выдвинутые Лайелем объяснения движущих факторов эволюции Земли были восприняты многими биологами, в том числе Ч. Дарвином, так как представляли опору для создания научной теории эволюции органического мира.

Чарлз Дарвин и основные положения его теории. Ч. Дарвин (1809–1882) – великий английский биолог – создатель основ современной теории эволюции биологических видов.

С детства Ч. Дарвин увлекался сбором коллекций, химическими опытами, наблюдениями за животными. Студентом он изучал научную литературу, овладел методикой полевых исследований. Ч. Дарвин окончил университет в Кембридже в 22 года и сразу по окончании университета был приглашен в 5-летнее кругосветное путешествие на корабле «Бигль» в качестве натуралиста. В возрасте 50 лет, после 30-летних изучений и наблюдений он написал и в 1859 г. опубликовал «Происхождение видов» – одну из наиболее замечательных и серьезных книг за всю историю человечества. Ее полное название – «О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранении благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» («On the origin of species by means of natural selection or The preservation of favoured races in the struggle for life»). Книга вызвала сенсацию. Ее идеи сыграли выдающуюся роль в развитии науки.

Дарвин не сомневался ни в существовании Творца, ни в его ответственности за все происходящее на Земле. Он просто верил, что Бог выражает себя через естественнонаучные законы, которые могут быть изучены и познаны.

Посетив несколько раз сравнительно молодые вулканические острова Галапагосского архипелага, заселенные живыми организмами с южноамериканского континента, Дарвин столкнулся с тем, что островные растения и животные отличаются от тех же видов на континенте. Здесь Дарвин обнаружил гигантских черепах и странный вид игуаны. Игуана на материке – обычная сухопутная ящерица, живущая в засушливых районах. На острове она кормилась в море и питалась водорослями. Кроме того, он нашел ископаемые остатки гигантского ленивца и броненосца, существенно превосходивших размерами своих родственников, все еще населяющих Центральную и Южную Америку.

Рис. 71. Сходство эмбрионов позвоночных на ранних стадиях развития

Дарвин предположил, что на острова животные попали с материка и здесь, приспосабливаясь к местным условиям, изменились.

В Австралии его заинтересовали сумчатые и яйцекладущие, которые вымерли в других местах земного шара. Эти примитивные животные оказались в Австралии в изоляции (ведь Австралия как материк обособилась еще до возникновения высших млекопитающих) и развивались независимо от эволюции млекопитающих, шедшей на других материках своим чередом.

Все увиденное привело Дарвина к выводу, что изменения организмов соответствуют изменениям условий их жизни.

Дарвин был хорошо знаком с принципами селекции домашних животных. Отмечал, что различия между разными породами одного и того же вида одомашненных животных порой даже более значительны, чем между разными видами диких животных. Породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в процессе отбора особей с нужными человеку признаками. Например, если селекционер, разводя голубей, заинтересован в сохранении и увеличении числа особей с длинными крыльями, он отбирает этих особей, поддерживая условия, способствующие их выживанию и размножению. Отбор, который осуществляет человек, называют искусственным. Сама возможность такого отбора определяется наследственной изменчивостью (по Дарвину – неопределенной) – уклонениями признаков отдельных организмов, которые наследуются.

Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с определенными, интересными для него наследуемыми признаками и устранял других особей от размножения. В результате были получены новые породы и сорта, признаки и свойства которых соответствовали интересам и потребностям человека. Наследственная изменчивость и производимый человеком отбор представляют собой движущие силы эволюции пород и сортов.

Однако свойства, полезные с точки зрения человека, могут оказаться бесполезными и даже вредными в борьбе за жизнь, происходящей в дикой природе. В природе действует другой вид отбора – естественный. Его требования сводятся лишь к одному – способности выжить. Если организм живет в холодном климате, то те свойства, которые способствуют его лучшей теплоизоляции, являются полезными, или приспособительными (адаптивными), так как они увеличивают вероятность его выживания. В результате естественного отбора именно адаптивные свойства закрепляются в популяции, отражаясь в облике и привычках входящих в нее организмов. Таким образом, требования внешней среды – решающий фактор, определяющий различия между популяциями близких видов.

Важным моментом развития теории Дарвина стало его знакомство с работами Томаса Роберта Мальтуса (1766–1834), книгу которого Дарвин прочитал через два года после возвращения из экспедиции. Мальтус доказывал, что популяции растений и животных стремятся размножиться в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро. Несложный подсчет приводит к выводу, что одна бактерия, например, за трое суток способна дать потомство, общая масса которого достигает тысячи тонн. Фактически этого никогда не случается, и численность вида остается более или менее постоянной из-за того, что жизненные ресурсы ограниченны и достаются лишь немногим – тем, кто способен одержать победу в борьбе за жизнь.

Итак, способность организмов к изменчивости обеспечивает их разнообразие по спектру признаков и степеней их проявления. Каждый организм имеет возможность продуцировать больше потомков, чем может выжить. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор, или, по словам Дарвина, «сохранение благоприятных индивидуальных различий и уничтожение вредных». Особи с полезными в данных обстоятельствах физическими, поведенческими или иными свойствами имеют более высокие шансы выжить по сравнению с остальными. Наличие полезных свойств позволяет организмам оказываться победителями в борьбе за существование. Выживая, они имеют преимущество в передаче этих передовых свойств потомству. Естественный отбор закрепляет полезные в данных условиях жизни свойства организмов, что отражается, в конечном счете, в их облике и привычках. В результате естественного отбора полезные свойства накапливаются в популяции, и сама она постепенно изменяется. Требования внешней среды могут различаться в разных участках обитания одного или близких видов, поэтому естественный отбор приводит к различиям между населяющими такие участки популяциями и видами.

Заслуга Дарвина состоит в том, что он указал на вид как на узловой этап эволюционного процесса, объяснил изменение организмов действием законов природы, без вмешательства сверхъестественных сил, вскрыл движущие силы и выявил причины протекания биологической эволюции.

В основу своего объяснения механизмов эволюции Ч. Дарвин положил три главных фактора: изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор, среди которых естественный отбор является направляющей, движущей силой.

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде довольно простых положений:

1. Организмы изменчивы. Трудно найти такое свойство или признак, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.

2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.

3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножаться в геометрической прогрессии и в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все.

4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Индивидуальные наследственные уклонения (наследственная изменчивость), борьба за существование и естественный отбор в длинном ряду поколений обеспечивают приспособительные изменения организмов к конкретным условиям существования. Этими же процессами определяется многообразие видов и общее повышение уровня организации организмов, населяющих Землю.

Хотя многие религиозные лидеры критиковали дарвиновскую теорию, его идеи были столь убедительны и обоснованны, что большинство ученых принимают их по сей день. Учение Ч. Дарвина позволило привести в гармонию разрозненные знания о законах, которым подчиняется организация жизни на нашей планете. В прошедшем столетии эволюционное учение Ч. Дарвина было развито и конкретизировано благодаря созданию хромосомной теории наследственности, развитию молекулярно-генетических исследовании, систематики, экологии, эмбриологии, палеонтологии и многих других областей биологии.

Эволюция. Наследственная изменчивость. Естественный отбор. Искусственный отбор. Борьба за существование.

1. Как Ж. Б. Ламарк объяснял ход эволюции у растений и животных?

2. Что принято за единицу классификации в системе природы Линнея?

3. В чем состоят основные положения учения Ч. Дарвина?

4. Какие факты позволяют говорить о борьбе за существование? Как проявляется эта борьба в природе?

Понаблюдайте за окружающими вас животными и растениями. Отметьте, чем они различаются, составьте списки различий.

iknigi.net

Читать книгу Биология. Введение в общую биологию. 9 класс В. В. Пасечника : онлайн чтение

Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц) [доступный отрывок для чтения: 11 страниц]

§ 36. Экологические факторы и условия среды

1. Почему группы организмов одного вида, например заросли лютика, крапивы, осоки и др., встречаются не повсеместно, а лишь на определённых участках? Какие это участки?

2. Что изучает наука экология?

Понятие об экологических факторах. Существование каждого биологического вида в форме популяций связано, прежде всего, с неоднородностью условий окружающей среды на всей площади его ареала. Любые внешние условия, оказывающие прямое или опосредованное влияние на популяции, называют экологическими факторами. Они очень многообразны как по своей природе, так и по характеру воздействия. Условно совокупность всех экологических факторов подразделяют на три большие группы – абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы – это факторы неживой природы, прежде всего климатические – солнечный свет, температура и влажность. К этой же группе факторов относят вторичные климатические (местные) факторы – рельеф, свойства почвы, солёность, воздушные и морские течения, ветер, радиацию и т. п., косвенно влияющие на организмы.

Биотические факторы – это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга. При этом организмы могут принадлежать к одной и той же или к разным популяциям. В качестве примера можно привести такие взаимоотношения, как опыление насекомыми цветковых растений, поедание одних организмов другими, конкуренцию между организмами за те или иные виды жизненно важных ресурсов (пищу, пространство, свет и т. д.), паразитизм и многое другое.

Антропогенные факторы – это те формы деятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, изменяют условия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов является загрязнение. Диоксид серы, летящий из труб заводов и электростанций, соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или содержащиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, оказывающиеся в водоёмах после промывки танков нефтеналивных судов, – вот лишь некоторые из загрязняющих веществ, ограничивающих распространение организмов, особенно растений.

Многие загрязняющие вещества действуют как яды, приводя к вымиранию целых видов растений или животных. Другие могут передаваться по цепям питания, накапливаться в телах организмов, вызывать генные мутации, значение которых можно будет оценить лишь в будущем.

Условия среды. Условиями среды, или экологическими условиями, называют изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые организмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. К наиболее важным абиотическим факторам, определяющим условия существования организмов в популяциях практически во всех средах жизни, относятся температура, влажность и свет.

Влияние экологических условий на организмы. Любой вид организмов способен жить только в пределах определённого интервала температур, внутри которого температурные условия наиболее благоприятны для его существования, а его жизненные функции осуществляются наиболее активно. По мере приближения к границам температурного интервала скорость жизненных процессов замедляется, а за его пределами они и вовсе прекращаются – организм погибает. Пределы температурной выносливости у разных организмов различны. Некоторые виды способны выносить значительные колебания температуры. Например, лишайники и многие бактерии могут жить при самой различной температуре. Среди животных наибольший диапазон температур выдерживают теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малайского архипелага. В наземно-воздушной и даже в водной среде температура не остаётся постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или времени суток. В тропиках суточные колебания температуры могут быть выражены сильнее, чем сезонные. И наоборот, в умеренных областях температура значительно различается в разные времена года.

Вода – составная часть каждого живого организма, она необходима для его нормального функционирования. На протяжении большей части своей истории живая природа была представлена исключительно водными организмами. Завоевав сушу, они тем не менее не утратили зависимости от воды. Растения извлекают нужную им воду из почвы при помощи корней. Лишайники могут улавливать водяной пар из воздуха. Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счёт испарения или выделения нуждаются в её периодическом поступлении. Многие из них пьют воду, другие, например амфибии, некоторые насекомые и клещи, всасывают её через покровы тела в жидком или парообразном состоянии. Есть животные, способные получать воду довольно сложным путём – в процессе окисления жиров. Это, например, верблюд и некоторые виды насекомых – рисовый и амбарный долгоносики, платяная моль, питающиеся жиром. У животных, как и у растений, имеется множество приспособлений для экономии воды.

Свет солнца служит практически единственным источником энергии для живой природы. Непосредственного влияния на животных, по сравнению с температурой или влажностью, свет почти не оказывает. Он служит лишь сигналом к перестройке протекающих в организме процессов, что позволяет им наилучшим образом отвечать на происходящие изменения внешних условий. У многих животных условия освещённости вызывают положительную или отрицательную реакцию на свет. Некоторые насекомые (ночные бабочки) слетаются на свет, другие (тараканы) избегают его. Наибольшее экологическое значение имеет смена дня и ночи. Многие животные ведут исключительно дневной образ жизни (большинство птиц), другие – исключительно ночной (многие мелкие грызуны, летучие мыши и др.). Мелкие рачки, парящие в толще воды, держатся ночью в поверхностных водах, а днём опускаются на глубину, избегая слишком яркого света.

Вторичные климатические факторы – ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря и др. – также имеют важное значение в конкретном месте (местности) обитания организмов каждого вида. Например, ветер обладает следующим косвенным действием: усиливая испарение, он обезвоживает организм; сильный ветер способствует также охлаждению. Это оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях.

Экологические факторы: абиотические, биотические, антропогенные. Экологические условия: температура, влажность, свет. Вторичные климатические факторы

Вопросы

1. Что такое экологические факторы?

2. Какова классификация экологических факторов?

3. Что понимают под условиями среды или экологическими условиями?

Задания

1. Охарактеризуйте особенности влияния экологических условий на различные виды организмов.

2. Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, сделайте вывод о практическом значении изучения популяций. Приведите примеры. Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?

Дополнительные сведения

Демографические показатели. Популяция может расти, подразделяться на более мелкие подгруппы, т. е. изменяться под влиянием изменений экологических факторов. Все эти изменения могут быть охарактеризованы показателями (свойствами), которые нельзя применить к отдельным организмам, а только к популяции в целом – демографическими показателями. Среди них: обилие (общее число особей), рождаемость (скорость прироста численности), смертность (скорость сокращения численности в результате гибели особей), возрастной состав (соотношение численности разновозрастных особей). Эти показатели важно знать для понимания законов, управляющих жизнью популяции, прогнозирования происходящих в них постоянных изменений.

Изучение демографических показателей имеет большое практическое значение. Так, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок. Некоторые популяции животных используются для получения ценного пищевого или пушного сырья, изучение других важно с медико-санитарной точки зрения (например, популяции мелких грызунов – носителей возбудителя опасного для человека заболевания). Во всех этих случаях нас интересуют, прежде всего, возможность прогнозировать эти изменения и регулировать их. Крайне необходимо для этого знать причины и скорость популяционных изменений, а также уметь измерять различные параметры этих природных объектов.

§ 37. Происхождение видов. Развитие эволюционных представлений

1. Что вам известно о происхождении растений и животных?

2. Что такое эволюция? Какие доказательства её существования вам известны?

Происхождение видов. В настоящее время биологической наукой накоплено огромное количество фактов, позволяющих утверждать, что всё разнообразие видов на нашей планете является результатом эволюции (от лат. evolutio – развёртывание) – непрерывного и необратимого процесса исторического развития природы. В современной биологии эволюция рассматривается как сила, ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени. Все организмы связаны между собой по происхождению, поскольку эволюционировали от общих предков.

Развитие эволюционных представлений. Ещё философы древности отмечали, что среди живых существ можно отыскать представителей как очень простых, примитивных, так и очень сложных форм. Традиционно это объясняли деятельностью Творца, создавшего «цепь бытия», т. е. всё возможное разнообразие живого. При этом изучение организмов, их свойств, взаимоотношений между ними многие учёные рассматривали как способ лучшего понимания Бога. Даже основоположник систематики Карл Линней твёрдо верил, что все свойства живого – результат Божественного замысла.

В первой половине XVIII в. учёные описали много новых видов животных и растений. К этому же времени были получены первые палеонтологические данные о вымерших видах. Изучение ископаемых остатков растений и животных обнаружило как бы поступательное движение от простого к сложному, от примитивных к всё более организованным формам жизни. Это явление требовало объяснения.

Одним из первых, кто попытался разработать теорию эволюции, был Жан Батист Ламарк (рис. 67). Согласно его идее, все биологические виды, включая человека, произошли от других видов. Ламарк понимал эволюцию как процесс прогрессивных изменений от одной формы к другой, от простого к сложному. Однако он ошибочно выводил факторы эволюции из будто бы присущего всему живому стремления к совершенствованию.

Эволюционная теория Ламарка основывалась на наследовании организмами вновь приобретённых свойств. Он полагал, что определённые органы или системы органов у животных и растений по мере упражнения должны совершенствоваться, а затем закрепляться в следующих поколениях (рис. 68).

В начале XIX в. произошёл интенсивный рост промышленности стран Западной Европы, который дал мощный импульс для бурного развития науки и техники. Обширные материалы заморских экспедиций обогащали представления о разнообразии живых существ, а описания систематических групп организмов приводили к мысли о возможности их родства. Об этом же свидетельствовало поразительное сходство зародышей хордовых, обнаруженное при изучении процессов индивидуального развития животных. Для научного объяснения поступающих сведений нужен был гениальный ум, способный обобщить огромный материал, связать разрозненные факты стройной системой рассуждений. Таким учёным оказался Чарлз Дарвин – великий английский биолог, заложивший основы современной теории эволюции биологических видов (рис. 69).

Рис. 67. Жан Батист Ламарк (1744–1829)

Рис. 68. Упражнение органов (по Ламарку)

Основные положения теории Ч. Дарвина. Заслуга Дарвина состоит в том, что он раскрыл главные движущие силы эволюции, объяснив изменение организмов исключительно действием законов природы без вмешательства сверхъестественных сил. В основу своего объяснения эволюционных процессов Ч. Дарвин положил понятия изменчивость организмов, борьба за существование и естественный отбор.

Рис. 69. Чарлз Дарвин (1809–1882)

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде следующих принципиальных положений.

1. Все организмы, населяющие нашу планету, изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных принадлежащих к одному виду животных или растений.

2. В природе рождается особей каждого вида больше, чем позволяют прокормить ресурсы среды. Это ведёт к борьбе за существование между ними. В результате выживают особи, обладающие наиболее выгодными в данных условиях среды признаками, т. е. происходит естественный отбор.

3. Сохранённые естественным отбором особи оставляют потомство, передавая свои признаки по наследству. Это обеспечивает существование того или иного вида на протяжении длительного времени.

4. Так как условия среды в разных участках ареала могут различаться, то и приспособления формируются разные, т. е. идёт расхождение признаков организмов, ведущее к появлению новых видов – видообразованию.

Хотя многие критиковали и критикуют в настоящее время теорию Дарвина, его идеи столь убедительно обоснованны, что большинство учёных принимает их и по сей день. В XX столетии эволюционное учение Ч. Дарвина было развито и конкретизировано благодаря созданию хромосомной теории наследственности, развитию молекулярно-генетических исследований. Включение достижений этих и других биологических дисциплин в дарвиновскую концепцию привело к созданию современной синтетической эволюционной теории, в основе которой лежат представления о том, что все процессы, ведущие к изменениям вида, начинаются на уровне отдельных популяций вида. Именно популяции играют важнейшую роль в эволюционных преобразованиях вида.

Эволюция. Теория Дарвина. Движущие силы эволюции: изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Синтетическая теория эволюции

Вопросы

1. Что понимают под эволюцией природы в современной биологии?

2. Что является фундаментальным следствием признания существования эволюции?

3. Как Ж. Б. Ламарк объяснял многообразие видов и приспособленность организмов к конкретным условиям среды?

4. В чём заключаются основные положения учения Ч. Дарвина?

5. Почему учение Дарвина не потеряло своей актуальности в настоящее время?

Задания

1. Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом (см. ниже), сделайте вывод о том, каковы были взгляды большинства учёных-биологов в отношении происхождения видов и их многообразия на Земле до публикации Ч. Дарвином своих фундаментальных работ.

2. Подготовьте сообщения/мультимедиапрезентации о Ч. Дарвине как учёном-исследователе и основоположнике учения об эволюции органического мира.

Для работы используйте http://charles-darwin.narod.ru

Дополнительные сведения

Жизненный путь Ч. Дарвина. С детства Дарвин увлекался сбором коллекций, химическими опытами, наблюдениями за животными. Студентом он изучал научную литературу, овладел методикой полевых исследований. Дарвин окончил Кембриджский университет в возрасте 22 лет. Сразу по окончании курса в качестве натуралиста он отправился в пятилетнее плавание к берегам Южной Америки на корабле «Бигль». Ч. Дарвин был глубоко верующим человеком, который не сомневался ни в существовании Творца, ни в его ответственности за всё происходящее на Земле. Он верил, что Бог выражает себя через естественно-научные законы, которые могут быть изучены и познаны. Как исследователь Дарвин много наблюдал и анализировал увиденное. Уже будучи профессором университета в Кембридже, после 30 лет кропотливой научной работы он написал и опубликовал в 1859 г. одну из наиболее замечательных и фундаментальных книг за всю историю человечества – «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь». Книга вызвала сенсацию. Изложенные в ней идеи сыграли выдающуюся роль в развитии науки. Позже Дарвином были опубликованы ещё две работы: «Изменение домашних животных и культурных растений», «Происхождение человека и половой отбор».

§ 38. Популяция как элементарная единица эволюции

1. Что понимают под изменчивостью организмов? Какие её виды вам известны?

2. Что такое генотип и фенотип?

3. Что такое гены? Какие гены называют аллельными?

4. Что такое мутации? Какие виды мутаций вам известны?

Популяционная генетика. Ключом дарвиновского объяснения движущих сил эволюции является идея, что некоторые особи вида в силу проявления изменчивости располагают полезными свойствами (признаками), которые увеличивают их шансы выжить и оставить плодовитое потомство. Если это так, то генетические свойства таких организмов должны закрепляться в популяции в генотипах потомков организмов, которые ими располагают. Такие генетические изменения делают популяцию более приспособленной к конкретным условиям обитания. Например, в холодных климатических условиях в популяциях должна возрастать доля генотипов, содержащих аллели, способствующие повышению теплоизоляции организмов. В иных случаях выживание организмов может определяться генами, кодирующими окраску животного (когда важное значение для выживания особей приобретает фактор маскировки), или синтез определённых видов ферментов, или характер поведения и т. д.

Факторы генетической изменчивости популяций были загадкой для Дарвина и его современников. Долгое время учёные не знали механизмов, с помощью которых полезные признаки могут сохраняться в популяции и передаваться от одной генерации к другой. Не было известно, почему доминантные аллели не вытесняют из популяции рецессивные, особенно редкие. Почему в некоторых странах, например, много людей с голубыми глазами (т. е. особей, гомозиготных по рецессивной аллели) и их количество не уменьшается со временем? На эти и другие вопросы долгое время не могла ответить и генетика, которая первоначально изучала лишь проявления действий индивидуальных генов.

Провал между генетикой и эволюционными исследованиями удалось преодолеть лишь к 20-м гг. XX в., когда появилась популяционная генетика и стала формироваться теория, объясняющая, как аллели ведут себя в популяции, в чём состоят механизмы, изменяющие соотношение аллелей в пределах популяции, и как протекают в популяции эволюционные изменения.

Генофонд популяций. Для объяснения закономерностей наследственности и изменчивости у отдельно взятых особей вида генетики используют понятия генотип и фенотип. В популяционной генетике важнейшим показателем изменчивости популяции в целом является генофонд, под которым понимают совокупность всех генотипов, представленных в популяции. Изучение состава генофонда популяции позволяет сделать вывод о происходящих в ней эволюционных изменениях.

Изменчивость генофонда. Генофонд популяции постоянно изменяется под влиянием разных экологических факторов. Во-первых, это связано с мутационной изменчивостью самих генотипов, образующих генофонд. Во-вторых, генофонд может направленно изменяться под действием отбора. У разных групп организмов изменчивость генофонда различна, но в целом она достаточно высока (рис. 70).

Рис. 70. Изменчивость генофонда популяций различных групп организмов. Цифры обозначают процент гетерозигот

Как вам уже известно, основная причина возникновения у организмов новых признаков и свойств – это проявление мутаций. Причём, как установил в 1926 г. наш соотечественник С. С. Четвериков (рис. 71), подавляющее большинство возникающих мутаций рецессивно и не проявляется фенотипически. Это объясняется тем, что из двух аллельных генов, имеющихся у гетерозиготной особи, один бывает обычно доминантным, а другой рецессивным, а в гетерозиготном состоянии проявляется только доминантный аллель. Если, например, у человека имеется доминантный аллель, определяющий карий цвет глаз, и рецессивный аллель, определяющий голубой цвет глаз, то глаза у него будут карие, а то, что он несёт в себе ген голубых глаз, никак не проявится.

Современные исследователи могут наблюдать и измерять изменения генофонда популяций с помощью специальных биохимических методов, например анализируя последовательности аминокислот в белках или последовательности азотных оснований в ДНК. Для этого изучают состав белков, первичные структуры которых определяются нуклеотидными последовательностями кодирующих их генов.

Изменчивость генофонда можно проиллюстрировать примером с группами крови у человека. Их разнообразие определяется действием разных генов. Установлено, что кроме четырёх основных групп крови у человека существует ещё по крайней мере 30 различных групп, также генетически закреплённых. Помимо этого выявлено более 45 генов, которые кодируют белки в клетках человеческой крови и плазмы. В популяциях человека, населяющих разные страны и континенты, соотношение носителей разных групп крови меняется. Выявлена, например, следующая закономерность: состав белков крови зависит от географического положения популяции. Американские индейцы, например, имеют в основном нулевую группу. Группа крови В отсутствовала в Америке и в Австралии до появления там выходцев из Европы. Частота группы крови В возрастает от Европы к Центральной Азии.

Рис. 71. Сергей Сергеевич Четвериков (1880–1959)

Популяционная генетика. Генофонд

Вопросы

1. Что изучает популяционная генетика?

2. Что такое генофонд?

3. Почему генофонд популяции постоянно изменяется?

4. Какое значение имеет изучение изменения генофонда популяций?

5. Какие факты могут служить доказательством приспособительного (адаптивного) характера изменений генофонда?

6. Какие изменения генофонда позволяют делать вывод о происходящих в популяции эволюционных изменениях?

Задания

Подумайте, какие выводы о причинах различия в генетическом составе разных популяций человека можно сделать, учитывая тот факт, что люди с разными группами крови обладают разной восприимчивостью к некоторым болезням (малярии, диабету, астме и т. д.).

Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, обсудите с одноклассниками, какие свойства живого, процессы и явления могут рассматриваться в качестве главных движущих сил эволюции с позиций современной биологической науки.

Дополнительные сведения

Значительный вклад в становление популяционной генетики внёс русский учёный С. С. Четвериков. Его работы послужили основой нового взгляда на движущие силы эволюции и позволили рассматривать мутационную изменчивость организмов в популяциях как материал для естественного отбора. Кроме того, проводя свои исследования, С. С. Четвериков обратил внимание на колебание её численности, которое он назвал волнами жизни или популяционными волнами. Конкретные причины их возникновения могут быть очень разнообразны, но в результате происходит случайное уничтожение части особей популяции. При этом генотипический состав популяции может непредсказуемо меняться: редкий до падения численности генотип может сделаться обычным и быть подхваченным естественным отбором, а может и вовсе исчезнуть.

iknigi.net

Читать книгу Биология. Общая биология. 10–11 классы В. В. Пасечника : онлайн чтение

Текущая страница: 14 (всего у книги 27 страниц) [доступный отрывок для чтения: 18 страниц]

§ 51. Проблемы генетической безопасности

1. Какие мутации называются нейтральными?

2. Перечислите известные вам мутагенные факторы.

Почему близкородственные браки нежелательны. Мы уже говорили о том, что мутации в организме человека происходят довольно часто и до 10 % гамет являются дефектными. Поскольку мутации, как правило, рецессивны, то человек может нести в себе большой набор генетических отклонений, сам того не подозревая. При вступлении в близкородственный брак резко возрастает вероятность перевода у потомства таких повреждённых генов в гомозиготное состояние (аа), и патология неминуемо проявится в фенотипе потомства. Конечно, до какой-то степени все люди – родственники. Ведь первые люди, появившиеся в Африке, были совсем немногочисленны, а все мы произошли от них. И тем не менее почти во всех странах мира запрещены или не рекомендованы близкородственные браки.

В небольших общинах, живущих обычно в труднодоступных горных районах, часто встречаются браки между двоюродными и троюродными сёстрами и братьями, дядями и племянницами и т. д. В таких группах людей рождается примерно в два раза больше мёртвых детей, а также младенцев с врождёнными генетическими отклонениями, чем в соседних равнинных районах, где родственные браки редки.

Как снизить вероятность возникновения наследственных заболеваний. В настоящее время в развитых странах существует сеть медико-генетического консультирования.

Знание законов наследственности позволяет предсказывать вероятность генетических отклонений у потомства здоровых родителей, в родословной которых отмечались случаи наследственных заболеваний. Для этого путём опроса составляется родословная родителей, что часто позволяет установить наличие генетически обусловленного заболевания и тип его наследования, например связь с той или иной хромосомой.

Работа врача-консультанта связана с трудностями психологического характера, так как далеко не всем нравится рассказывать о болезнях бабушки, дяди или троюродного брата. К тому же мало кто знает, чем болели бабушки и дедушки. Если в результате составления родословной выясняется, что вероятность генетических отклонений у детей данной родительской пары всё-таки существует, то будущих родителей исследуют при помощи биохимических, физиологических и цитологических методов. Например, у людей, склонных к судорожным припадкам, можно зарегистрировать отклонения в характере электрических колебаний мозга – электроэнцефалограмме. Иногда можно заметить нарушения формы хромосом родителей или обнаружить биохимические нарушения, свидетельствующие о том, что человек является носителем мутантного гена, который практически не проявляется в фенотипе. Наконец, в период эмбрионального развития ребёнка можно взять небольшое количество околоплодной жидкости, в которой есть как клетки эмбриона, так и продукты его обмена. Биохимические и цитогенетические анализы позволяют сделать заключение о развитии ребёнка. Такая внутриутробная диагностика проводится в тех случаях, когда вероятность рождения ребёнка с генетическими отклонениями весьма велика. К настоящему времени такими анализами определяют около 100 наследственных заболеваний.

Для того чтобы снизить вероятность возникновения наследственных отклонений, необходимо свести к минимуму действие на организм мутагенных факторов. К таким факторам относятся химические мутагены (бытовая химия, промышленные отходы, некоторые пищевые красители, ядохимикаты), электромагнитные колебания большой интенсивности, биологические мутагены (например, некоторые виды прививок) и особенно – вирусные заболевания.

Методы медико-генетического консультирования развиваются очень быстро, что избавляет многие семьи от трагедии рождения тяжелобольного ребёнка, хотя этические проблемы, связанные с подобного рода анализами и вопросами аборта, по-разному понимаются представителями различных религий и народов.

Медико-генетическое консультирование.

1. Для чего нужно составление родословных?

2. Почему можно сказать, что «все люди родственники»?

Как уже говорилось, зачастую наследуется не признак, а способность проявить его в определённых условиях. Это относится к болезням с наследственным предрасположением. Наследственность играет большую роль в возникновении многих болезней сердца, гипертонии (повышенного давления крови), ревматизма, диабета, шизофрении. Однако здоровый образ жизни позволяет предотвратить развитие таких заболеваний у многих носителей вредоносных генов.

В таблице 7 приведены некоторые доминантные и рецессивные признаки человека.

Таблица 7. Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека

Окончание таблицы

Обсудите, какие практические выводы можно сделать из анализа данной информации.

Краткое содержание главы

Генетические закономерности универсальны для всех живых организмов, в том числе и для человека. Заболевания, причиной которых являются генетические нарушения, распространены достаточно широко. Для исследования генетики человека применяются следующие методы: генеалогический, популяционный, близнецовый, цитогенетический, биохимический.

Причиной генетических заболеваний могут быть как генные, так и хромосомные мутации.

Для предотвращения генетических заболеваний необходимо создание медико-генетических консультаций.

Глава 5. Основы учения об эволюции

Изучив данную главу, вы узнаете:

• что такое биологический вид, популяция;

• как полезные изменения закрепляются в популяции под действием естественного отбора, как происходит накопление различий между популяциями одного вида и их изоляция друг от друга;

• как происходит образование новых видов;

• что такое микро– и макроэволюция, каковы основные закономерности этих процессов.

На Земле обитает огромное число видов бактерий, грибов, растений, животных. Как они возникли? Возникли ли они такими, как мы их видим сейчас, или они менялись? А меняются ли они в настоящее время? Каковы причины и механизмы таких изменений? На все эти вопросы даёт ответы научная теория эволюции, начала которой были заложены Ч. Дарвином. Эволюционная теория использует самые современные методы исследований. Её задача – ответить на вопрос, каким образом развивается жизнь на Земле и каковы основные направления эволюции.

§ 52. Развитие эволюционного учения Ч. Дарвина

1. Что вам известно о происхождении растений и животных?

2. Как вы понимаете, что такое эволюция?

Термин «эволюция» (от лат. evolutio – развёртывание) ввёл в XVIII в. швейцарский натуралист Шарль Боннэ.

Под эволюцией в биологии понимают необратимое историческое развитие живой природы. Эволюция организмов затрагивает все процессы жизни, происходящие на молекулярном уровне, на уровне отдельных биохимических или физиологических процессов, всего организма, вплоть до процессов, развивающихся в сообществах организмов, экосистемах и биосфере в целом. В биологии эволюция рассматривается как сила, ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени. Понятие «эволюция» пронизывает все области биологии как основная объединяющая идея наших представлений о жизни и о функциях организмов.

Ещё в древности были собраны данные, свидетельствующие об огромном многообразии живых существ, и делались попытки систематизировать накопленные знания о них. Задолго до нашей эры древнегреческий философ Аристотель описал более 500 видов различных растений и животных, сгруппировал и расположил их в определённом порядке, от примитивных ко всё более сложным.

Интерес к биологии возрос в эпоху Великих географических открытий. Благодаря открытию Америки (1492) флора и фауна Евроазиатского континента пополнились новыми видами. Картофель, подсолнечник, кукуруза, фасоль, чай, томаты, хлопчатник, табак – вот лишь крохотная часть завезённых из Америки видов растений, которые стали играть важную роль в экономической жизни многих стран Старого света.

В науке шло описание новых видов, делались попытки классификации живых организмов, осмыслялись вопросы о степени родства различных групп организмов.

Система органической природы К. Линнея. Решающий вклад в создание системы природы внёс в XVIII в. выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778). Линней разделил каждое из царств природы (он выделил три царства: Растения, Животные и Минералы) на соподчинённые группы: классы, отряды, роды и виды. За единицу классификации он принял вид – совокупность особей, сходных по строению. Растения были разделены на 24 класса и 116 отрядов на основе анализа строения органов размножения. Отряды включали в себя роды, роды – виды, которые, в свою очередь, подразделялись на подвиды. Животные были разделены на 6 классов (Млекопитающие, Птицы, Амфибии, Рыбы, Черви и Насекомые). К. Линней отнёс человека к классу млекопитающих и отряду приматов. Отнесение человека к миру животных, помещение его в один отряд с обезьянами потребовало от Линнея большой гражданской смелости, так как отвергало представление о человеке как о центральном обособленном объекте живой природы.

Линней установил принцип соподчинённости систематических категорий (рис. 70), считая, что соседние категории связаны не только сходством, но и родством: чем дальше расположены категории друг от друга, тем меньше степень их родства.

Рис. 70. Иерархичность систематических категорий, установленная К. Линнеем

Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка. Учёным, создавшим первую эволюционную теорию, был выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744–1829). Своими трудами он внёс огромный вклад в биологию (сам термин «биология» принадлежит ему). Занимаясь систематикой животных, учёный обратил внимание на сходство черт строения у животных, не относящихся к одному виду. Ламарк выделил 10 классов беспозвоночных животных вместо двух в системе Линнея (Насекомые и Черви). Среди них Ракообразные, Паукообразные, Насекомые, сохранившиеся в этом таксономическом ранге до наших дней.

Ламарк впервые поставил вопрос о причинах сходства и различия у животных, предположив, что природа «последовательно создавала различные тела, восходя от простейшего к наиболее сложному». Иными словами, Ламарк пришёл к эволюционной идее – идее исторического развития органического мира.

В книге «Философия зоологии» Ламарк приводит многочисленные доказательства изменяемости видов. Изменения строения живых организмов и образование новых видов происходят, по Ламарку, крайне медленно и поэтому незаметны. Важную роль в возникновении новых видов он отводит постепенным изменениям условий окружающей среды.

Согласно Ламарку, изменения у животных и растений под действием внешних условий происходят по-разному. Так, растения воспринимают изменения условий непосредственно через обмен веществ с внешней средой. Если семя какого-либо лугового растения, растущего в низинах, будет случайно занесено на сухую каменистую возвышенность, то, приспосабливаясь к новым условиям, потомство этого семени превратится в новую разновидность. У лютика, растущего в воде, подводные листья рассечены на тонкие волосовидные доли, а листья, находящиеся на поверхности воды, широкие и округлые, разделены на простые лопасти. У родственного вида лютика, растущего на влажной почве, листья не разделены на тонкие доли. Ламарк считал, что при попадании семян первого вида лютика не в воду, а на влажную почву из них вырастут растения второго вида. Однако в действительности этого не бывает.

Для животных Ламарк разработал более сложный механизм преобразований, осуществляющийся в следующей последовательности:

• всякая значительная перемена во внешних условиях вызывает изменения в потребностях животных;

• это влечёт за собой новые действия животных и возникновение новых «привычек»;

• в результате животные начинают чаще употреблять органы, которыми они раньше мало пользовались; эти органы значительно развиваются и увеличиваются, а если требуются новые органы, то они под влиянием потребностей возникают «усилиями внутреннего чувства».

Таким образом, главным фактором эволюции Ламарк считал прямое влияние среды. Он придавал большое значение «упражнению» и «неупражнению» органов, считая, что упражнение ведёт к их усилению и результаты такой тренировки передаются потомству. Ламарк допускал, что стремление, желание животного ведёт к усиленному притоку крови и «других флюидов» к той части тела, к которой направлено это стремление, вызывая её усиленный рост, передаваемый затем по наследству потомству.

Как первая последовательная и цельная попытка создания эволюционного учения, теория Ламарка была прогрессивной для своего времени. Однако представленные Ламарком доказательства причин изменяемости видов не были убедительными. Основные положения его теории не были выведены и доказаны исходя из научных фактов, а являлись лишь умозрительным построением. Он не объяснил, откуда возникает «стремление организмов к прогрессу», которое, по Ламарку, присуще всему живому и является движущей силой эволюции, и почему следует считать наследственным свойство организмов целесообразно реагировать на внешние воздействия.

Развитие палеонтологии, анатомии и эмбриологии. В первой половине XIX в. были достигнуты значительные успехи в новых областях биологии – сравнительной анатомии, палеонтологии и эмбриологии. Замечательный французский учёный Жорж Кювье (1769–1832), исследовавший строение органов позвоночных животных, установил, что все органы представляют собой части одной целостной системы. Строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других, и ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Отсюда следовало, что в строении части можно найти отражение принципов строения всего организма. Так, если у животного имеются копыта, вся его организация отражает травоядный образ жизни: строение зубов обеспечивает перетирание грубой растительной пищи, желудок многокамерный, кишечник длинный и т. д. Кювье разделил животных на четыре ветви (типа), каждая из которых характеризуется общностью плана строения. Отталкиваясь от общего плана строения, он смог даже реконструировать внешний облик древних животных по сохранившимся фрагментам ископаемых форм.

Изучение ископаемых организмов натолкнуло Кювье на мысль, что вымирание древних групп животных и растений могло быть следствием крупных катастроф геологического характера. Впоследствии опустыненные территории заселялись видами животных и растений, проникшими из соседних областей.

В это же время появляются новые эмбриологические данные. Российский учёный Карл Бэр (1792–1876) впервые описал процесс возникновения тканей и органов в ходе развития эмбриона, по-новому взглянув на уже известное к тому времени явление сходства зародышевых стадий животных, относящихся к разным классам позвоночных. Сформулированный Бэром закон зародышевого сходства гласил: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения. Закон Бэра соединил в себе учение о «типе» Кювье с эмбриологическими данными. Бэр установил, что общие свойства каждой группы животных образуются в зародыше раньше, чем специальные. Так, в ходе развития куриного зародыша вначале проявляются свойства позвоночных, затем свойства класса птиц и лишь потом свойства данного конкретного вида – курицы. При этом зародыш высшей формы животного никогда не бывает подобен другой форме животного, а лишь её зародышу (рис. 71).

Важное значение для понимания истории развития органического мира имели результаты изучения геологического прошлого Земли. В XIX в. английскому учёному Чарлзу Лайелю (1797–1876) удалось расшифровать и датировать геологическую историю Земли. Он показал, что такие факторы, как горообразование, вулканизм, оледенения, потоки, дождь, ветер, приливы, могут объяснить и объясняют как нынешние, так и прошлые изменения земной поверхности, а следовательно, и изменения в составе органического мира. Выдвинутые Лайелем объяснения движущих факторов эволюции Земли были восприняты многими биологами, в том числе Ч. Дарвином, так как представляли опору для создания научной теории эволюции органического мира.

Рис. 71. Сходство эмбрионов позвоночных на ранних стадиях развития

Чарлз Дарвин и основные положения его теории. Ч. Дарвин (1809–1882) – великий английский биолог – создатель основ современной теории эволюции биологических видов.

С детства Ч. Дарвин увлекался сбором коллекций, химическими опытами, наблюдениями за животными. Студентом он изучал научную литературу, овладел методикой полевых исследований. Ч. Дарвин окончил университет в Кембридже в 22 года и сразу по окончании университета был приглашён в 5-летнее кругосветное путешествие на корабле «Бигль» в качестве натуралиста. В возрасте 50 лет, после 30-летних изучений и наблюдений он написал и в 1859 г. опубликовал «Происхождение видов» – одну из наиболее замечательных и серьёзных книг за всю историю человечества. Её полное название – «О происхождении видов путём естественного отбора или Сохранении благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» («On the origin of species by means of natural selection or The preservation of favoured races in the struggle for life»). Книга вызвала сенсацию. Её идеи сыграли выдающуюся роль в развитии науки.

Дарвин не сомневался ни в существовании Творца, ни в его ответственности за всё происходящее на Земле. Он просто верил, что Бог выражает себя через естественнонаучные законы, которые могут быть изучены и познаны.

Посетив несколько раз сравнительно молодые вулканические острова Галапагосского архипелага, заселённые живыми организмами с южноамериканского континента, Дарвин столкнулся с тем, что островные растения и животные отличаются от тех же видов на континенте. Здесь Дарвин обнаружил гигантских черепах и странный вид игуаны. Игуана на материке – обычная сухопутная ящерица, живущая в засушливых районах. На острове она кормилась в море и питалась водорослями. Кроме того, он нашёл ископаемые остатки гигантского ленивца и броненосца, существенно превосходивших размерами своих родственников, всё ещё населяющих Центральную и Южную Америку.

Дарвин предположил, что на острова животные попали с материка и здесь, приспосабливаясь к местным условиям, изменились.

В Австралии его заинтересовали сумчатые и яйцекладущие, которые вымерли в других местах земного шара. Эти примитивные животные оказались в Австралии в изоляции (ведь Австралия как материк обособилась ещё до возникновения высших млекопитающих) и развивались независимо от эволюции млекопитающих, шедшей на других материках своим чередом.

Всё увиденное привело Дарвина к выводу, что изменения организмов соответствуют изменениям условий их жизни.

Дарвин был хорошо знаком с принципами селекции домашних животных. Отмечал, что различия между разными породами одного и того же вида одомашненных животных порой даже более значительны, чем между разными видами диких животных. Породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в процессе отбора особей с нужными человеку признаками. Например, если селекционер, разводя голубей, заинтересован в сохранении и увеличении числа особей с длинными крыльями, он отбирает этих особей, поддерживая условия, способствующие их выживанию и размножению. Отбор, который осуществляет человек, называют искусственным. Сама возможность такого отбора определяется наследственной изменчивостью (по Дарвину – неопределённой) – уклонениями признаков отдельных организмов, которые наследуются.

Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с определёнными, интересными для него наследуемыми признаками и устранял других особей от размножения. В результате были получены новые породы и сорта, признаки и свойства которых соответствовали интересам и потребностям человека. Наследственная изменчивость и производимый человеком отбор представляют собой движущие силы эволюции пород и сортов.

Однако свойства, полезные с точки зрения человека, могут оказаться бесполезными и даже вредными в борьбе за жизнь, происходящей в дикой природе. В природе действует другой вид отбора – естественный. Его требования сводятся лишь к одному – способности выжить. Если организм живёт в холодном климате, то те свойства, которые способствуют его лучшей теплоизоляции, являются полезными, или приспособительными (адаптивными), так как они увеличивают вероятность его выживания. В результате естественного отбора именно адаптивные свойства закрепляются в популяции, отражаясь в облике и привычках входящих в неё организмов. Таким образом, требования внешней среды – решающий фактор, определяющий различия между популяциями близких видов.

Важным моментом развития теории Дарвина стало его знакомство с работами Томаса Роберта Мальтуса (1766–1834), книгу которого Дарвин прочитал через два года после возвращения из экспедиции. Мальтус доказывал, что популяции растений и животных стремятся размножиться в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро. Несложный подсчёт приводит к выводу, что одна бактерия, например, за трое суток способна дать потомство, общая масса которого достигает тысячи тонн. Фактически этого никогда не случается, и численность вида остаётся более или менее постоянной из-за того, что жизненные ресурсы ограниченны и достаются лишь немногим – тем, кто способен одержать победу в борьбе за жизнь.

Итак, способность организмов к изменчивости обеспечивает их разнообразие по спектру признаков и степеней их проявления. Каждый организм имеет возможность продуцировать больше потомков, чем может выжить. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор, или, по словам Дарвина, «сохранение благоприятных индивидуальных различий и уничтожение вредных». Особи с полезными в данных обстоятельствах физическими, поведенческими или иными свойствами имеют более высокие шансы выжить по сравнению с остальными. Наличие полезных свойств позволяет организмам оказываться победителями в борьбе за существование. Выживая, они имеют преимущество в передаче этих передовых свойств потомству. Естественный отбор закрепляет полезные в данных условиях жизни свойства организмов, что отражается, в конечном счёте, в их облике и привычках. В результате естественного отбора полезные свойства накапливаются в популяции, и сама она постепенно изменяется. Требования внешней среды могут различаться в разных участках обитания одного или близких видов, поэтому естественный отбор приводит к различиям между населяющими такие участки популяциями и видами.

Заслуга Дарвина состоит в том, что он указал на вид как на узловой этап эволюционного процесса, объяснил изменение организмов действием законов природы, без вмешательства сверхъестественных сил, вскрыл движущие силы и выявил причины протекания биологической эволюции.

В основу своего объяснения механизмов эволюции Ч. Дарвин положил три главных фактора: изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор, среди которых естественный отбор является направляющей, движущей силой.

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде довольно простых положений:

1. Организмы изменчивы. Трудно найти такое свойство или признак, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.

2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.

3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножаться в геометрической прогрессии и в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все.

4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Индивидуальные наследственные уклонения (наследственная изменчивость), борьба за существование и естественный отбор в длинном ряду поколений обеспечивают приспособительные изменения организмов к конкретным условиям существования. Этими же процессами определяется многообразие видов и общее повышение уровня организации организмов, населяющих Землю.

Хотя многие религиозные лидеры критиковали дарвиновскую теорию, его идеи были столь убедительны и обоснованны, что большинство учёных принимают их по сей день. Учение Ч. Дарвина позволило привести в гармонию разрозненные знания о законах, которым подчиняется организация жизни на нашей планете. В прошедшем столетии эволюционное учение Ч. Дарвина было развито и конкретизировано благодаря созданию хромосомной теории наследственности, развитию молекулярно-генетических исследований, систематики, экологии, эмбриологии, палеонтологии и многих других областей биологии.

Эволюция. Наследственная изменчивость. Естественный отбор. Искусственный отбор. Борьба за существование.

1. Как Ж. Б. Ламарк объяснял ход эволюции у растений и животных?

2. Что принято за единицу классификации в системе природы Линнея?

3. В чём состоят основные положения учения Ч. Дарвина?

4. Какие факты позволяют говорить о борьбе за существование? Как проявляется эта борьба в природе?

Понаблюдайте за окружающими вас животными и растениями. Отметьте, чем они различаются, составьте списки различий.

iknigi.net

Учение Дарвина о происхождении видов » Детская энциклопедия (первое издание)

Признав, что органический мир произошел путем постепенного развития, Чарлз Дарвин считал, что этого еще недостаточно, надо убедительно объяснить, как, в силу каких естественных законов оно происходило. Только если это удастся, успех эволюционного учения, т. е. учения о постепенном историческом развитии органического мира, будет обеспечен.

Через полгода после возвращения на родину Дарвин приступил к сбору материалов о происхождении видов растений и животных. Подавляющее большинство ученых относилось к эволюционному учению отрицательно. Духовенство встречало его в штыки, так как это учение подрывало основы религии.

Чарлз Дарвин решил выступить со своей теорией лишь когда он сам убедится в том, что она неопровержима. Пусть тогда спорят о частностях, о деталях, но основные положения теории уже никто не сможет подорвать!

Дикий кабан (слева) и боров английской породы (справа).

Напряженная работа расшатала здоровье Дарвина. На здоровье и на работоспособности отрицательно сказывалась и жизнь в Лондоне. Отец помог ему приобрести небольшой дом с садом в деревне Даун, в шестнадцати милях от Лондона. В 1842 г. Дарвин переехал туда с женой и детьми и прожил там до конца своей жизни. Там же он написал почти все свои труды.

В 1842 г. Дарвин впервые решился кратко изложить свою теорию. В 1844 г. этот конспект был значительно расширен. Однако и новый текст Дарвин все еще считал черновым наброском и познакомил с ним только двух самых близких друзей.

1 июля 1858 г. состоялось чрезвычайное собрание членов Линнеевского общества, на котором были заслушаны извлечения из работы Дарвина о его теории. Весь ученый мир с нетерпением ожидал появления книги Дарвина. Первоначальный план многотомного сочинения был изменен. Дарвин решил закончить его позже, а пока что издать «краткое извлечение» из него под названием «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В день выхода книги в свет, 24 ноября 1859 г., весь тираж — 1250 экземпляров — был распродан. Немедленно приступили к подготовке второго издания.

Книга Дарвина произвела величайшую революцию в науке. Она навсегда разрушила господство религиозного представления о неизменности видов и заменила его учением об историческом развитии организмов, об их эволюции.

Пример борьбы за существование в природе (естественный отбор).

До Дарвина некоторые натуралисты, в том числе Ламарк и Эразм Дарвин, выступали против учения о неизменности видов. Но ни один из предшественников Дарвина не сумел привести убедительных, неопровержимых доказательств эволюционного процесса, объяснить, по каким законам он происходит. Дарвин направил все силы на поиски этих законов. Прежде всего он обратился к практике.

К тому времени у растениеводов и животноводов накопился тысячелетний опыт выведения новых сортов культурных растений и новых пород домашних животных. Многие растения и животные, используемые человеком в хозяйстве, не существуют в дикой природе. Но несомненно, что они — потомки каких-то диких прародичей. Кроме того, каждое из этих растений и животных выведено человеком во множестве сортов и пород: стоит вспомнить, сколько существует разнообразных сортов капусты, яблок, груш, сколько пород собак, овец, коров, лошадей. Нередко эти сорта и породы отличаются друг от друга более резко, чем виды диких растений и животных. Например, разные виды волков не так резко отличаются друг от друга, как различные породы домашней собаки. Как же растениеводы и животноводы достигли такого многообразия?

Предположим, что нужно вывести породу лошадей, отличающуюся быстротой бега. Из потомства пары быстро бегающих лошадей оставляют на племя особенно резвых жеребят. Скрещивая отобранных племенных лошадей во многих поколениях и отбирая лучших, получают в конце концов породу великолепных бегунов. Если же отбирать на племя самых сильных жеребят, то через несколько поколений может получиться порода тяжеловозов.

Этим же путем выводят яйценоских и мясных кур, высокоудойных коров, различные сорта яблок. Такой метод называется искусственным отбором. Очевидно, растениеводы и животноводы пользуются тем, что у потомства каждого поколения растения или животного одни и те же особенности выражены с различной силой. Например, у яблок, снятых с одного дерева, различный вес и различная сахаристость; куры одного выводка приносят различное количество яиц.

При отборе человек обращает внимание на те особенности животных и растений, которые для него полезны, желательны. Повторяя отбор особей с определенным признаком, человек постепенно, из поколения в поколение, усиливает этот признак и в конце концов получает породу или сорт, резко отличающиеся от исходной формы.

Человек, производя отбор, преследует свои интересы, а не интересы животного или растения. Он вывел, например, породу свиней, так отягощенных жиром, что они едва могут двигаться. Такая свинья в условиях дикой природы немедленно погибла бы в борьбе за существование.

Так Дарвин нашел решение задачи о происхождении видов. В самом деле, ведь и у диких растений и животных все признаки, все особенности так же изменчивы, как и у домашних. А может быть, и в дикой природе новые виды образуются путем отбора? Но кто производит отбор в дикой природе? Можно ли допустить, что в природе отбор происходит по воле и по плану какого-то существа, сознательно ведущего растения и животных к заранее поставленной им цели?

Ч. Дарвин. (С картины Дш. Кольера.)

О борьбе за существование натуралистам было известно давно, но только Дарвин понял значение этой борьбы в эволюции органического мира. Животные и растения могут приносить чрезвычайно большое потомство. Трудно даже представить себе, какое невероятное количество семян дает ежегодно любое дерево. Но лишь немногие из этих семян попадают в подходящие условия, дают ростки и вырастают во взрослые деревья. Некоторые рыбы откладывают десятки, сотни тысяч и даже миллионы икринок. Луна-рыба, встречающаяся в наших дальневосточных водах, мечет около 300 млн. икринок. Но большая часть икры погибает или поедается другими животными. Только из немногих икринок выводятся мальки, но и они в огромном большинстве становятся добычей хищников. В конце концов из множества икринок, отложенных одной рыбой, развиваются и доживают до зрелости лишь одиночные особи. Подрастающее поколение, да и взрослые особи, гибнут от суровых условий природы: от жары, засухи, морозов. Гибнут они и от прямых своих врагов: растения — от травоядных животных, травоядные — от хищников. Выживают наиболее приспособленные.

Отдельные особи вида всегда отличаются друг от друга цветом, формой, силой, быстротой и множеством других особенностей. Одни из этих особенностей полезны для вида, другие — вредны, третьи— безразличны. Очевидно, обладатели полезных особенностей будут выживать, обладатели вредных —гибнуть. Таким образом, в природе происходит отбор особей, наиболее приспособленных к определенным условиям жизни. Этот отбор Дарвин назвал естественным в противоположность производимому человеком искусственному отбору.

Путем естественного отбора от общих прародичей возникают разнообразные виды, подобно тому как от общего ствола дерева отходят в разные стороны ветви. Представим себе, что в какой-либо местности волки питаются оленями. Чтобы поймать оленя, требуется особая быстрота. Очевидно, более быстрые волки смогут ловить оленей, а менее быстрые станут охотиться за малоподвижной добычей, например за овцами. Естественный отбор разделит волков на две разновидности, резко отличающиеся друг от друга. Со временем, все более и более отходя друг от друга, они превратятся в два разных вида.

Так Дарвин нашел основной закон исторического, эволюционного развития организмов. Этот закон превосходно объяснял всю совокупность биологических явлений, просто и убедительно решал самые запутанные загадки живой природы. Одним из труднейших вопросов биологии была до Дарвина так называемая органическая целесообразность. Еще в глубокой древности люди обратили внимание на то, что все организмы — растения и животные — устроены замечательно целесообразно. Каждый отдельный орган чем-нибудь да полезен всему организму, и строение каждого органа делает организм приспособленным к условиям обитания и к образу жизни животного или растения. До Дарвина ученые объясняли это тем, что бог заранее предусмотрел, как должны быть устроены растения и животные, чтобы жить в предназначенных для них условиях. Дарвиновское учение о естественном отборе научно, материалистически объясняет происхождение органической целесообразности. Если в борьбе за существование выживают организмы, приспособленные к определенным условиям существования, а неприспособленные вымирают, то выжившие организмы неизбежно должны оказаться целесообразно устроенными. В другую геологическую эпоху, в других условиях жизни, когда-то целесообразно устроенные организмы могут оказаться нецелесообразно устроенными, неприспособленными. Они вымрут, уступив место организмам, особенности которых более соответствуют новым условиям.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Путешествие Дарвина вокруг света Друзья и враги Дарвина

.

de-ussr.ru

Учение Чарлза Дарвина о Происхождении Видов | Детская Энциклопедия том 4

Признав, что органический мир произошел путем постепенного развития, Чарлз Дарвин считал, что этого еще недостаточно, надо убедительно объяснить, как, в силу каких естественных законов оно происходило. Только в этом случае будет обеспечен успех эволюционного учения, т. е. учения о постепенном историческом развитии органического мира.

Через полгода после возвращения на родину Дарвин приступил к сбору материалов о происхождении видов растений и животных. Подавляющее большинство ученых относилось к эволюционному учению отрицательно. Духовенство встречало его в штыки, так как это учение подрывало основы религии.

Чарлз Дарвин решил выступить со своей теорией лишь после того, как сам убедится в том, что она неопровержима. Он начал старательно копить факты, свидетельствующие об изменяемости животных и растений. Пусть тогда спорят о частностях, о деталях, но основные положения теории уже никто не сможет подорвать!

Собирая факты, Ч. Дарвин заставил на себя работать всех, в том числе и мальчишек, которые ловили ему ящериц и змей, приносили щенят и кроликов. Он изучал домашних животных, перечитывал сотни книг, делал множество выписок.

Напряженная работа расшатала здоровье Дарвина. На его работоспособности отрицательно сказывалась и жизнь в шумном, душном Лондоне. Он приобрел небольшой дом с садом в деревне Даун, в шестнадцати милях от Лондона, и в 1842 г. переехал туда с женой и детьми. Там ученый прожил до конца своей жизни, и там же он написал почти все свои труды.

В 1842 г. Дарвин впервые решился кратко изложить свою теорию. В 1844 г. это изложение было значительно расширено. Однако и новый текст Дарвин все еще считал черновым наброском и познакомил с ним только двух самых близких друзей.

1 июля 1858 г. состоялось чрезвычайное собрание членов Линнеевского общества, на котором были заслушаны извлечения из работы Дарвина о его теории. Весь ученый мир с нетерпением ожидал появления книги Дарвина. Первоначальные сроки написания многотомного сочинения были изменены. Дарвин решил закончить его позже, а пока что издать «краткое извлечение» из него под названием «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В день выхода книги в свет, 24 ноября 1859 г., весь ее тираж — 1250 экземпляров — был распродан. Немедленно приступили к подготовке второго издания.

Книга Дарвина произвела величайшую революцию в науке. Она навсегда разрушила господство религиозного представления о неизменности видов.

И до Дарвина некоторые натуралисты, в том числе Ламарк и Эразм Дарвин, выступали против учения о неизменности видов. Но ни один из предшественников Дарвина не сумел привести убедительных, неопровержимых доказательств эволюционного процесса, объяснить, по каким законам он происходит. Дарвин направил все силы на поиски этих законов. Прежде всего он обратился к практике, к тысячелетнему опыту выведения новых сортов культурных растений и новых пород домашних животных.

Многие растения и животные, используемые человеком в хозяйстве, не существуют в дикой природе. Но несомненно, что они потомки каких-то диких прародичей. Кроме того, каждое из этих растений и животных выведено человеком во множестве сортов и пород: стоит вспомнить, сколько существует разнообразных сортов капусты, яблок, груш, сколько пород собак, овец, коров, лошадей. Нередко эти сорта и породы отличаются друг от друга более резко, чем виды диких растений и животных. Например, разные виды волков не так резко отличаются друг от друга, как различные породы домашней собаки. Как же растениеводы и животноводы достигли такого многообразия?

 

Рис. Дикий кабан (вверху) и боров английской породы (внизу).

Предположим, что нужно вывести породу лошадей, отличающуюся быстротой бега. Из потомства пары быстро бегающих лошадей оставляют на племя особенно резвых жеребят. Скрещивая отобранных племенных лошадей во многих поколениях и отбирая лучших, получают в конце концов породу великолепных бегунов. Если же отбирать на племя самых сильных жеребят, то через несколько поколений может получиться порода тяжеловозов.

Этим же путем выводят яйценосных и мясных кур, высокоудойных коров, различные сорта яблок. Такой метод называется искусственным отбором. Очевидно, растениеводы и животноводы пользуются тем, что у потомства каждого поколения растения или животного одни и те же особенности выражены с различной силой. Например, у яблок, снятых с одного дерева, различный вес и различная сахаристость; куры одного выводка приносят различное количество яиц.

При отборе человек обращает внимание на те особенности животных и растений, которые для него наиболее полезны, желательны. Повторяя отбор особей с определенным признаком, человек постепенно, из поколения в поколение, усиливает этот признак и в конце концов получает породу или сорт, резко отличающиеся от исходной формы.

 

Рис. Ч. Дарвин в годы создания им «Происхождения видов».

Человек, производя отбор, преследует свои интересы, а не интересы животного или растения. Он вывел, например, породу свиней, так отягощенных жиром, что они едва могут двигаться. Такая свинья в условиях дикой природы немедленно погибла бы в борьбе за существование.

Так Дарвин нашел решение задачи о происхождении видов. В самом деле, ведь и у диких растений и животных все признаки, все особенности так же изменчивы, как и у домашних. А может быть, и в дикой природе новые виды образуются путем отбора? Но кто производит отбор в дикой природе? Можно ли допустить, что в природе отбор происходит по воле и по плану какого-то существа, сознательно ведущего растения и животных к заранее поставленной им цели?

О борьбе за существование натуралистам было известно давно, но только Дарвин понял значение этой борьбы в эволюции органического мира. Животные и растения могут приносить чрезвычайно большое потомство. Трудно даже представить себе, какое невероятное количество семян дает ежегодно любое дерево. Но лишь немногие из этих семян попадают в подходящие условия, дают ростки и вырастают во взрослые деревья. Некоторые рыбы откладывают десятки, сотни тысяч и даже миллионы икринок. Луна-рыба, встречающаяся в наших дальневосточных водах, мечет около 300 млн. икринок. Но большая часть икры погибает или поедается другими животными. Только из немногих икринок выводятся мальки, но и они в основном становятся добычей хищников. В конце концов из множества икринок, отложенных одной рыбой, развиваются и доживают до зрелости лишь одиночные особи. Подрастающее поколение да и взрослые особи гибнут от суровых условий природы: от жары, засухи, морозов. Гибнут они и от прямых своих врагов: растения — от травоядных животных, травоядные от хищников. Выживают наиболее приспособленные.

Отдельные особи вида всегда отличаются друг от друга цветом, формой, силой, быстротой и множеством других особенностей. Одни из этих особенностей полезны для вида, другие — вредны, третьи — безразличны. Очевидно, обладатели полезных особенностей будут выживать, обладатели вредных — гибнуть. Таким образом, в природе происходит отбор особей, наиболее приспособленных к определенным условиям жизни. Этот отбор Дарвин назвал естественным в противоположность производимому человеком искусственному отбору.

Путем естественного отбора от общих прародичей возникают разнообразные виды, подобно тому как от общего ствола дерева отходят в разные стороны ветви. Представим себе, что в какой-либо местности волки питаются оленями. Чтобы поймать оленя, требуется особая быстрота. Очевидно, более быстрые волки смогут ловить оленей, а менее быстрые станут охотиться за малоподвижной добычей, например за овцами.

Естественный отбор разделит волков на две разновидности, резко отличающиеся друг от друга. Со временем, все более и более отходя друг от друга, они превратятся в два разных вида.

Так Дарвин нашел основной закон исторического, эволюционного развития организмов. Этот закон превосходно объяснял всю совокупность биологических явлений, просто и убедительно решал самые запутанные загадки живой природы.

Одним из труднейших вопросов биологии была до Дарвина так называемая органическая целесообразность. Еще в глубокой древности люди обратили внимание на то, что все организмы — растения и животные — устроены замечательно целесообразно. Каждый отдельный орган чем-нибудь да полезен всему организму, и строение каждого органа делает организм приспособленным к условиям обитания и к образу жизни животного или растения. До Дарвина ученые объясняли это тем, что бог заранее предусмотрел, как должны быть устроены растения и животные, чтобы жить в предназначенных для них условиях.

Дарвиновское учение о естественном отборе научно, материалистически объясняет происхождение целесообразности в природе. Если в борьбе за существование выживают организмы, приспособленные к определенным условиям существования, а неприспособленные вымирают, то выжившие организмы неизбежно должны оказаться целесообразно устроенными. В другую геологическую эпоху, в других условиях жизни, когда-то целесообразно устроенные организмы могут оказаться нецелесообразно устроенными, неприспособленными. Они вымрут, уступив место организмам, особенности которых более соответствуют новым условиям. 

www.wherefore.ru
Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта