Вопрос 10

Основой воззрений Ламарка, как уже говорилось, стало положение о том что материя и законы ее развития были созданы творцом. Ламарк проанализировал сходства и различия между живой и неживой материей и перечислил их. Важнейшим из таких отличий является способность реагировать на внешние раздражители. Ламарк осозновал что живая материя устроена гораздо сложнее чем мертвая, но все же не признавал за ней способности к жизни. По его мнению причина жизни лежит не в самом живом теле, а во вне его. Жизнь, по мнению Ламарка, может самопроизвольно зарождаться на Земле и продолжает зарождаться в настоящее время. Все организмы были поделены Ламарком на 14 классов и размещены на «лестнице существ». «Лестница существ» отображает эволюцию животного мира, а не статичную его картину, показывающую усложнение организации материи. Каждый последующий класс произошел из предшествующего и обладает более сложной организацией чем тот. Резкие скачки сложности организации, то есть то что сейчас называется араморфозом, были названы Ламарком градациями. говорил о упражнении органов-происходит в результате того, что к ним под воздействием воли животного происходит усиленный приток «жидкостей». Например предку жирафа необходимо достать листву с высокого дерева, он пытается вытянуть шею, туда притекают «жидкости» и шея немного удлиняется, этот признак передается по наследству. Если необходимость в удлинение шеи происходит и потомков, то шея у животных в течении ряда поколений удлиняется очень сильно.

11. Предпосылки возникновения дарвинизма. В разных областях биологии к первой четверти XIX в. был накоплен огромный фактический материал, который нуждался в обобщении. Для такого обобщения нужны были новые подходы. Практика сельского хозяйства требовала создания теории, кото­рая позволила бы развивать дальше методы селекционной работы. Все это и определило в значительной степени то обстоятельство, что именно в Англии — одной из наиболее развитых в хозяйственном отношении стран мира — сложились в середине XIX в. условия для создания теории эволюции. Честь ее соз­дания неоспоримо принадлежит Чарлзу Дарвину — одному из величайших естест­воиспытателей всех времен и народов

Путешествуя по Южной Америке, Ч. Дарвин замечает, что многообразие жи­вотного мира логичнее объяснить медленно текущими процессами изменения форм, чем отдельными актами творения (рис. 3.1). На­ходка ископаемых гигантских броненос­цев — родственников ныне живущих форм — приводит его к выводу о родстве вымерших и существующих форм. Кульми­нацией, с точки зрения формирования эво­люционных взглядов, явилось исследование флоры и фауны Галапагосских островов, где Ч. Дарвин на примере различий между близкими видами вьюрков, черепах, ящериц увидел как бы сам процесс эволюции в дей­ствии. Ч. Дарвин возвращается в Англию в 1836 г. убежденным эволюционистом. На­чинается длительный период разработки стройной теории эволюции, основанной на вскрытии механизма эволюционного про­цесса. Из­вестный человеку с древнейших времен ис­кусственный отбор может быть либо бес­сознательным (когда оставляют для раз­множения лучшие особи, не задумываясь о конечных результатах), либо методиче­ским (когда селекционером ставится цель по улучшению определенного признака или свойства). Новизна подхода Ч. Дарвина к объяснению эволюции домашних животных и культурных растений состояла в том, что он усмотрел в деятельности человека твор­ческое начало. Ключ к объяснению раз­нообразия домашних форм, подчеркивал Ч. Дарвин, заключается в умении человека накапливать изменения путем отбора, а не просто в самих фактах изменчивости и наследственности, как считалось ранее. Изучение истории создания пород и сортов привело к важному выводу, что большин­ство их имеет монофилетическое (от одно­го корня) происхождение. В механизме дей­ствия искусственного отбора по накопле­нию различий в ряду поколений Ч. Дарвин увидел прообраз основного механизма эво­люционного процесса •— действие естест­венного отбора. В 1858 г. этот труд со­ставлял 2000 страниц и, по мнению автора, на две трети был готов к публикации. Одна­ко Ч. Дарвин так и не закончил его. В это время Ч. Дарвин получает письмо от молодого зоолога Альфреда Уоллеса с просьбой ознакомиться и в случае одобре­ния представить в журнал рукопись его не­большой статьи «О стремлении разновид­ностей к неограниченному отклонению от первоначального типа». собственную статью под на­званием «Об изменении органических су­ществ в естественном состоянии...». Ч. Лай-ель и Дж. Гукер представляют линнеевско-му обществу одновременно обе статьи и ко­пию одного из ранних писем Дарвина. Все документы были опубликованы в 1858 г. Эти события заставляют Ч.Дарвина опубликовать сокращенный вариант подго­тавливаемого много лет труда — «Проис­хождение видов путем естественного отбо­ра, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Все 1250 экзем­пляров первого лондонского издания, поя­вившиеся в свет 24 ноября 1859 г., разо­шлись в несколько дней.

12.Эволюционные воззрения Ч. Дарвина (учение о естественном отборе и борьбе за существование). Основываясь на изучении большого числа фактов из области естествознания и практики растениеводства и животноводст­ва, Ч. Дарвин приходит к выводу о сущест­вующем в природе стремлении к размноже­нию каждого вида в геометрической про­грессии. Это правило не знает исключений ни в животном, ни в растительном мире. Потенциально каждый вид способен произ­вести и производит гораздо больше особей, чем выживает их до взрослого состояния; юных особей всегда больше, чем взрослых . Однако число взрослых особей каждого вида растений и животных сохраня­ется более или менее постоянным. Появля­ется на свет огромное число особей, до взрослого состояния выживает лишь незначительная часть. Следовательно, остальные гибнут в «борьбе за жизнь», в «борьбе за существование» — таков пер­вый важный вывод. Наблюдения в природе показывают, что для животных и растительных организмов характерна всеобщая изменчивость призна­ков и свойств, ибо даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей. При средних благоприятных усло­виях эти различия могут не играть сущест­венной роли, но в крайне неблагоприятных условиях каждое мельчайшее различие мо­жет стать решающим для выживания.Дарвин к заключе­нию о неизбежности в природе избиратель­ного уничтожения одних особей и размно­жения других — естественного отбора. В процессе борьбы за существование ничтож­ные на первый взгляд различия дают опре­деленные преимущества одним особям и приводят к гибели других. В конечном итоге в живых остаются лишь особи, обладающие определенными, в конкретных условиях благоприятными свойствами, отличающими их от остальных особей этого вида. Неиз­бежным результатом отбора оказалось воз­никновение приспособлений и на этой осно­ве — таксономического и экологического разнообразия.

13. «Романтический» период дарвинизма и «период отрицания». Трудности, вставшие перед теорией естественного отбора. Течения, возникшие в дарвинизме в XIX веке. Первый период — романтический (вторая половина XIX в.), когда эволюционное учение одержало победу над метафизическим подходом, что дало толчок к развитию новых областей науки: эволюционной палеонтологии, экологии, биоценологии, эволюционной эмбриологии и т. д. Пропагандистами и сторонниками учения Ч. Дарвина были русские ученые К. А. Тимирязев, И. И. Мечников, А. О. и В. О. Ковалевские, И. М. Сеченов и ряд зарубежных ученых, в числе которых Э. Геккель, А. Уоллес, Ф. Мюллер и др. Второй период — «отрицания» (конец XIX — начало XX в.), когда были «переоткрыты» законы Менделя. Становление и развитие генетики привело к противопоставлению ее дарвинизму. В это время эволюционное учение продолжало развиваться, а теория естественного отбора стала подвергаться жесткой критике. Этой теории были противопоставлены другие: мутационная, хромосомная, миграционная, гибридизационная, которые утверждали, что виды образуются не постепенно — эволюционно, а скачкообразно — революционно. Автором мутационной теории был голландский ученый Г. де Фриз, хромосомной — американский ученый Т. Морган. Течения в 19 веке.

14. Период синтеза генетики и классиче­ского дарвинизма. Непростым был путь к синтезу. Первым шагом на этом пути может считаться вскрытие закономерностей рас­пределения хромосом при клеточном деле­нии. Основываясь на этих фактах, А. Вейс-ман (1834—1914) формулирует основные положения хромосомной теории наследст­венности и впервые выдвигает принцип не­возможности передачи по наследству «благоприобретенных» признаков.До сих пор иногда встречаются исследо­ватели, признающие принцип наследования «благоприобретенных» пзнаков («адек­ватная изменчивость»,«соматическая ин­дукция» и т. п.). Упоминавшаяся мутационная гипотеза эволюции Г. де Фриза сыграла важную по­ложительную роль при синтезе генетики и дарвинизма, ускорив накопление точных данных по наследственной («неопределен­ной», по Дарвину) изменчивости в живой природе. После обнаружения у дрозофилы групп сцепления генов по числу имеющих­ся хромосом окончательно оформляется хромосомная теория наследственности (Т.Г. Морган, А. Стертевант и др.). синтетической теории эволюции. Развитие эволюционной биоло­гии. В развитии этапа эволюционной тео­рии, называемого синтетической теорией эволюции', большую роль сыграло объеди­нение данных многих отраслей биологии на базе дарвинизма: генетико-экологического изучения структуры популяции (Н.И. Вави­лов экспериментального и мате­матического изучения борьбы за существо­вание и естественного отбора (В.Н. Сукачев, данных экспериментальной и теоре­тической генетики (Р. Фишер развития теории вида (Н.И. Вавилов, Дж. Хаксли, и др.) и ряда других направлений. Выделение микроэволюционного уровня в теории эволюции и значительный про­гресс в изучении механизмов эволюционного процесса способствовали разработке про­блем эволюции и более крупного уровня — макроэволюционного (Н.И. Вавилов, И. И. Шмальгаузен, Дж. Г. Симпсон, Б. Ренш, А.Н. Северцов и др.).В нашей стране активно развивалось исследование эволюции отдельных крупных групп животного и растительного мира (цветковых растений — Б.М. Козо-Полян-ский,

15. Организация жизни на Земле: черты живого (5 аксиом биологии), основные уровни организации.

Пять аксиом теоретической биологии. В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующи­ми особенностями, сформулированными Б.М. Медниковым (1982) в виде аксиом теоретической биологии:

l.Bce живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (ак­сиома А. Вейсмана)

2. Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколе­ния (аксиома Н.К Кольцова).

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (/ -я аксиома Ч. Дарвина).

4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа много­кратно усиливаются (аксиома Н.В. Тимо­феева-Ресовского).

5. Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбо­ру условиями внешней среды (2-я аксиома Ч. Дарвина).

Из перечисленных аксиом можно вы­вести, по-видимому, все основные свойства живой природы.

Молекулярно-генетический уровень. Гены на этом уровне организации жизни представляют элементарные единицы. Основными элементарными яв­лениями, связанными с генами, можно счи­тать их локальные структурные измене­ния (мутации) и передачу хранящейся в них информации внутриклеточным управ­ляющим система. Онтогенетический уровень — следую­щая, более комплексная ступень организа­ции жизни на Земле. Жизнь всегда представлена в виде дискрет­ных индивидуумов. Это в равной мере при­суще микроорганизмам, растениям, грибам и животным, хотя в указанных царствах ин­дивиды имеют различное морфологическое содержание.

Популяционно-видовой уровень. Объ­единение особей в популяции, а популяций в виды по степени генетического и экологи­ческого единства приводит к появлению но­вых свойств и особенностей в живой приро­де, отличных от свойств молекулярно-гене-тического и онтогенетического уровней. Выделены элементарные факторы, действующие на этом уровне: мутацион­ный процесс, популяционные волны, изо­ляция и естественный отбор. Каждый из этих факторов может оказать то или иное «давление», т. е. сте­пень количественного воздействия на попу­ляцию, и в зависимости от этого вызывать изменения в генотипическом составе попу­ляции. Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Популяции разных видов всегда образуют в биосфере Земли сложные сооб­щества — биоценозы. Биоценоз — сово­купность растений, животных, грибов и прокариот, населяющих участок суши или водоема и находящихся в определен­ных отношениях между собой. Вместе с конкретными участками земной поверхно­сти (педосферы), занимаемыми биоценоза­ми, и прилежащей атмосферой называются экосистемами. Такие экологические системы (экоси­стемы) могут быть разного масштаба — от капли воды или муравьиной кучи до экосистемы острова, реки, континента и всей биосферы в целом. Экосистема — взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных меж­ду собой обменом веществ и энергией.

16. Процессы, предшествовавшие возник­новению жизни на Земле, несомненно, со­вершались на основе тех же физических и химических законов принцип актуализма позволяет утвер­ждать, что происхождение жизни связано с последовательным протеканием химических реакций на поверхности первичной плане­ты. Физические и химические свойства воды (высокий дипольный момент, вязкость, теп­лоемкость и т. д.) и углерода (способность к восстановлению и образованию линейных соединений) определили то, что именно они оказались у колыбели жизни. Химические и физические свойства различных атомов и молекул делали обязательными взаимодей­ствия между ними. Процессы возникнове­ния жизни путем химических преобразова­ний молекул не имели единичного и неповто­ряемого характера, а могли протекать в не­одинаковых условиях на разных участках по­верхности Земли. Какими же могли быть ос­новные этапы химической эволюции жизни?

Химическая эволюция живого. Из во­дорода, азота и углерода при наличии сво­бодной энергии на Земле должны были воз­никать сначала простые молекулы: аммиак, метан и подобные соединения. В дальней­шем эти несложные молекулы в первичном океане могли вступать в новые связи между собой и с другими веществами.

Хронология Земли насчитывает 4.5 миллиарда лет, со следующими (очень приблизительными) датами:

3,8 миллиарда лет назад появились первые доядерные организмы (прокариоты),

3 миллиарда лет назад появились первые организмы, способные к фотосинтезу[1],

2 миллиарда лет назад появились первые клетки, имеющие ядро (эукариоты),

2,5 миллионов лет назад появился род Homo,

200 тысяч лет назад люди обрели современный вид (антропогенез),

25 тысяч лет назад вымерли неандертальцы .

Основные этапы эволюции растительного и животного мира

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменение очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов, пепла, что снижало прозрачность атмосферы и способствовало уменьшению количества поступающей на Землю солнечной радиации. В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы. Применение радио-изотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

Основные этапы развития жизни на Земле.

1. Катархей (3900 млн. лет назад) - Химическая эволюция, приведшая к возникновению биополимеров.

2. Архей (3500— 3800 млн. лет назад) - Возникновение жизни на Земле, появление первых клеток —

3. Протерозойская эра (ранней жизни):

3.1) Ранний протерозой (2600 млн. лет назад) - Развитие одноклеточных прокариоти-ческих и эукариотических

3.2) Поздний протерозой (1650 млн. лет назад) - Развитие водорослей, различных многоклеточных примитивных организмов, не имеющих скелетных образований.

4. Палеозойская эра (древней жизни):

4.1) Кембрийский период (кембрий) (570 млн. лет назад) - Эволюция водорослей; развитие многоклеточных форм. Расцвет морских беспозвоночных с хитиново-фосфатной раковиной.

4.2) Ордовикский период (ордовик) (500 млн. лет назад) - Обилие морских водорослей. Предположительное появление первых наземных растений — риниофитов. Появление первых позвоночных— бесчелюстных.

4.3) Силурийский период (силур) (435 млн. лет назад) - Возникновение современных групп водорослей и грибов. В конце периода достоверное появление первых наземных растений. Появление наземных членистоногих - скорпионов. Появление древних панцирных и хрящевых рыб.

4.4) Девонский период (девон) (410 млн. лет назад) - Расцвет риниофитов, к началу позднего девона их вымирание. Появление современных типов сосудистых растении. Расцвет древних беспозвоночных, появление паукообразных. Расцвет панцирных, кистеперых и двоякодышащих рыб. В конце периода появление первых четвероногих — стегоцефалов (древних земноводных).

4.5) Каменноугольный период (карбон) (345 млн. лет назад) - Расцвет плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных, семенных папоротников; появление хвойных. Расцвет древних морских беспозвоночных. Появление первичнобескрылых и древнекрылых насекомых. Распространение акул, стегоцефалов. Появление и расцвет амфибий. Появление древних пресмыкающихся

4.6) Пермский период (пермь) (285 млн. лет назад) - Распространение первых групп голосеменных. Уменьшение количества видов хрящевых, кистеперых и двоякодышащих рыб. Развитие стегоцефалов, пресмыкающихся, часть которых были предковыми по отношению к млекопитающим и птицам.

5. Мезозойская эра (средней жизни):

5.1) Триасовый период (триас) (240 млн. лет назад) - Вымирание семенных папоротников. Развитие голосеменных. Вымирание многих животных, процветающих в палеозойскую эру. Вымирание стегоцефалов, развитие пресмыкающихся, появление древних млекопитающих.

5.2) Юрский (юра) (195 млн. лет назад) - Появление диатомовых водорослей. Господство папоротников и голосеменных. Расцвет головоногих и двустворчатых моллюсков. Расцвет пресмыкающихся: наземных, водоплавающих, летающих. Появление древних птиц, развитие древних млекопитающих.

5.3) Меловой период (мел) (136 млн. лет назад) - В начале периода господство голосеменных и появление покрытосеменных, которые преобладают во второй половине периода. Развитие двустворчатых и брюхоногих моллюсков, других беспозвоночных. Развитие крупных рептилий в первой половине периода и их вымирание во второй половине периода. Развитие млекопитающих и птиц.

6. Кайнозойская эра (новой жизни):

6.1) Палеогеновый период (палеоген) (66 млн. лет назад) - Расцвет диатомовых водорослей и основных групп покрытосеменных. Господство двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Вымирание древнейших млекопитающих. Развитие сумчатых и примитивных плацентарных: насекомоядных, древних копытных, древних хищников. Начало развития антропоидов.

6.2) Неогеновый период (неоген) (2,5 млн. лет назад) - Преобладание покрытосеменных и хвойных, отступание лесов, увеличение площади степей. Видовой состав беспозвоночных приближается к современному. Расцвет плацентарных млекопитающих, сходных с современными. Появление человекообразных обезьян.

6.3) Четвертичный период (2,4 млн. лет назад) - Вымирание многих видов растений, упадок древесных форм, расцвет травянистых; растительный мир приобретает современный облик. Развитие многих групп морских н пресноводных моллюсков, кораллов, иглокожих и др. Формирование ныне существующих сообществ, возникновение и эволюция человека.

17.Доказательства эволюции и методы её изучения: палеонтологические, биогеографические.Палеонтологические методы. По суще­ству, все без исключения методы палеонто­логии как науки об ископаемых организмах могут рассматриваться как методы изучения эволюционного процесса. Рассмотрим бо­лее подробно лишь главнейшие палеонто­логические методы изучения эволюции: вы­явление ископаемых промежуточных форм, восстановление филогенетических рядов и обнаружение последовательности ископае­мых форм.

Ископаемые переходные фор­мы — формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Поиски и детальные описания таких форм служат важными методами восстановления филогенеза отдельных групп. Палеонтологические ряды — ряды ископаемых форм, связанных друг с другом в процессе эволюции и отражаю­щие ход филогенеза. По числу найденных промежуточных звеньев такой ряд может быть более или менее подробным, но во всех случаях это должен быть именно ряд форм, близких не только основными, но и частными деталями строения и, несомненно, генеалогически связанных друг с другом в процессе эволюции.

Биогеографические методы. позволяющие проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах. Если два вида сравнительно недавно произошли от одной популяции, то они, как правило, обитают недалеко от ареала этой исходной популяции, а значит и недалеко друг от друга. Таким образом, географическое распределение видов должно быть совместимо с филогенетическим деревом. Согласно теории дрейфа материков, 30—40 млн лет назад Южная Америка и Австралия ещё оставались частью Гондваны, крупного континента в южном полушарии, а между ними находилась будущая Антарктида. На основании двух теорий исследователи предсказали, что сумчатые мигрировали из Южной Америки в Австралию через Антарктиду 30—40 млн лет назад. Это предсказание сбылось: начиная с 1982 года на острове Сеймур, расположенном недалеко от Антарктиды, были найдены более десяти ископаемых сумчатых возрастом 35—40 млн ле.