Основные направления и пути эволюции эволюции Бобровская Елена Васильевна. Учитель биологии МБОУ «Лицей «Эрудит» Алтайского края. Урок в 11 классе профильный уровень УМК Захаров. Учебник: В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонов, Е.Т. Захарова. Биология общая биология классы.

Повторение

Макроэволюция сверх видовая эволюция, в результате которой формируются более крупные таксоны (семьи, ряды, классы, типы). Она не имеет специфических механизмов и осуществляется по аналогии механизмов микроэволюции ( дивергенция- расхождение, видообразование- св. с изоляцией: репродуктивная, географическая, экологическая. Макроэволюция происходит в исторически огромных промежутках времени и недоступная для непосредственного изучения и наблюдения. О. М. Северцов и И.И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюционного процесса: биологический прогресс и биологический регресс.

Направление эволюции каждой систематической группы определяется взаимоотношениями между особенностями среды, в которой протекает эволюция данного таксона, и его генетической организацией, которая сложилась в ходе его предшествующей эволюции.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС БИОЛОГИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС АРОМОРФОЗ ИДИОАДАПТАЦИЯ ДЕГЕНЕРАЦИЯ

Биологический прогресс характеризуется расширением ареала, увеличением численности вида, образованием новых популяций и систематических единиц, превышением рождаемости, над смертностью. Например, ареал зайца-русака расширился и образовалось 20 новых подвидов. Высокая численность круглых червей, особенно паразитических форм. Биологический регресс характеризуется сужением ареала, уменьшением численности вида, сокращением количества популяций и уменьшением систематических единиц, преобладанием смертности, над рождаемостью. Это приводит к сокращению количества видов в роде, количества родов в семье (иногда к одному), семей в ряду (одна) и так далее Часть видов, родов, семей, вымирают полностью. Например, снижение численности хвощей и плаунов. На грани вымирания находится тигр уссурийский.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС Уменьшение численности особей в популяциях Сужение ареала Уменьшение интенсивности видообразования Снижение приспособленности организмов к условиям среды

Вымирание видов из-за глобальных изменений климата Исчезновение видов по вине человека Снижение приспособленности организмов к условиям среды Деятельность человека Факторы неживой природы

Вымирание из-за глобальных изменений климата

Истребленные человеком Странствующий голубь Дронт Страус моа

Исчезающие виды Выхухоль Аполлон Колпица Дрофа Степной орел

Биологическая стабилизация «Стабилизация не означает прекращения эволюции, наоборот, она означает максимальную согласованность организма с изменениями среды. Стабильное состояние не бывает длительным» И.И. Шмальгаузен

Мощный стабилизирующий отбор способствует сохранению таксонов. Известны многочисленные персистентные формы – "живые ископаемые" (плеченогие, мечехвосты, гаттерия, латимерия, гинкго). Приведите примеры «живых ископаемых».

«Живые ископаемые» Это окаменелые останки гомеозавра – похожего на гаттерию животного, обитавшего 140 млн лет назад в той части нашей планеты, которая сегодня стала Европой

Латимерия Современные мечехвосты. Юрский мечехвост.

Живые (слева) и окаменевшие (справа) листья дерева гинкго «Живые ископаемые»

Живые ископаемые (мечехвост, гинкго, неопилина, наутилус, лингала, хвощи, плауны)

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС Основные показатели: Увеличение численности особей в популяциях Расширение ареала Высокая интенсивность видообразования Возрастание приспособленности организмов к окружающей среде

Ароморфоз Это широкие анатомо-морфологические адаптации, существенно повышающие общий уровень организации рассматриваемой группы. В результате организмы получают в борьбе за существование преимущества общего характера, не ограниченные строго определенной средой.

По представлениям А.Н. Северцова, ароморфозы – это приспособительные изменения, при которых повышается общая энергия жизнедеятельности. По представлениям И.И. Шмальгаузена, ароморфозы дают возможность использования новых ресурсов среды.

Примеры ароморфозов Возникновение: клетки многоклеточности цветка хорды фотосинтеза

Ароморфоз – крупные масштабные изменения, связанные с повышением общего уровня организации. Ароморфозы растений: возникновение полового процесса, фотосинтеза, многоклеточности.возникновение полового процесса, фотосинтеза, многоклеточности. Появление вегетативных органов, проводящей системы, механической ткани при выходе на сушу у псилофитов.Появление вегетативных органов, проводящей системы, механической ткани при выходе на сушу у псилофитов. Появление семени и эндосперма у голосеменных.Появление семени и эндосперма у голосеменных. Появление цветка, плода, околоплодника, двойное оплодотворение у цветковых.Появление цветка, плода, околоплодника, двойное оплодотворение у цветковых. Ароморфозы млекопитающих: шерстяной покров шерстяной покров зубы находят в ячейках, дифференцированы зубы находят в ячейках, дифференцированы выкармливание детенышей молоком выкармливание детенышей молоком плацента, живорождение плацента, живорождение постоянная температура тела постоянная температура тела прогресс в развитии головного мозга прогресс в развитии головного мозга диафрагма

Продвижение растений на сушу связано с появлением ряда ароморфозов: – Появление дифференцированных тканей: покровных, проводящих, механических, фотосинтезирующих. Появление дифференцированных тканей неразрывно связано с появлением меристем и основной паренхимы. – Появление дифференцированных органов: побега (органа углеродного питания) и корня (органа минерального питания). – Появляются многоклеточные гаметангии: антеридии и архегонии. – Происходят существенные изменения в обмене веществ. Крупнейшие ароморфозы Голосеменных: Крупнейшие ароморфозы Голосеменных: – Появление семязачатков; в семязачатке развивается женский гаметофит (эндосперм). – Появление пыльцевых зерен; у большинства видов пыльцевое зерно при прорастании образует пыльцевую трубку, образуя мужской гаметофит. – Появление семени, в состав которого входит дифференцированный зародыш.

Ароморфозы Голосеменных растений: 1. Появление семязачатков (семяпочек); в семязачатке развивается женский гаметофит (эндосперм). 2. Появление пыльцевых зерен; пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку, образуя мужской гаметофит. В результате для оплодотворения капельножидкая вода не нужна. 3. Появление семени, в состав которого входит дифференцированный зародыш и эндосперм, который содержит питательные вещества для развития зародыша и проростка. 4. Появление хвои. 5. В древесном стебле представлены все виды тканей. 6. Шишка видоизмененный побег.

В настоящее время Покрытосеменные находятся в состоянии биологического прогресса, которому способствует ряд ароморфозов: – Появление пестика – замкнутого плодолистика с семязачатками. – Появление околоцветника, что сделало возможным переход к энтомофилии (опылению насекомыми). – Появление зародышевого мешка и двойного оплодотворения.

У Низших червей (Плоские и Круглые черви) появляется третий зародышевый листок – мезодерма. Это крупный ароморфоз, благодаря которому появляются дифференцированные ткани и системы органов. Паукообразные вышли на сушу, благодаря многочисленным алломорфозам (идиоадаптациям): – Непроницаемость покровов для воды. – Утрата личиночных стадий развития (за исключением клещей, однако нимфа клещей принципиально не отличается от взрослых животных). – Формирование компактного слабо расчлененного тела. – Формирование органов дыхания и выделения, соответствующих новым условиям обитания.

Насекомые наиболее приспособлены к жизни на суше, благодаря появлению крупных ароморфозов: – Наличие зародышевых оболочек – серозной и амниотической. – Наличие крыльев. – Пластичность ротового аппарата. Ароморфозы насекомых: 1. Появление трахейной системы дыхания (обеспечило дыхание атмосферным воздухом) 2. Преобразование ротового аппарата (приспособились к питанию самой разнообразной пищей) 3. Развитие сложной нервной системы, а также органов обоняния, зрения, осязания 4. Появление хитинового покрова (защищал внутренние органы и играл роль скелета) 5. Появление членистых конечностей и мышц в виде пучков (обеспечивали более разнообразные движения по сравнению с червями) 6. Появление крыльев (быстрое перемещение в воздухе) Ароморфозы насекомых: 1. Появление трахейной системы дыхания (обеспечило дыхание атмосферным воздухом) 2. Преобразование ротового аппарата (приспособились к питанию самой разнообразной пищей) 3. Развитие сложной нервной системы, а также органов обоняния, зрения, осязания 4. Появление хитинового покрова (защищал внутренние органы и играл роль скелета) 5. Появление членистых конечностей и мышц в виде пучков (обеспечивали более разнообразные движения по сравнению с червями) 6. Появление крыльев (быстрое перемещение в воздухе)

основные ароморфозы у земноводных: 1. Появление пятипалой конечности. 2. Развитие лёгких. ( имеются лёгкие не очень большого объёма, в виде тонкостенных мешков, оплетённых густой сетью кровеносных сосудов. Каждое лёгкое открывается самостоятельным отверстием в гортанно-трахейную впадину.) 3,Наличие трёхкамерного сердца. ( Кровеносная система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Появление второго круга связано с приобретением лёгочного дыхания. Сердце состоит из двух предсердий (в правом предсердии кровь смешанная, преимущественно венозная, а в левом артериальная) и одного желудочка. Внутри стенки желудочка образуют складки, препятствующие смешиванию артериальной и венозной крови. Из желудочка выходит артериальный конус. ) 4. Формирование среднего уха.( появление барабанной полости ) 5. Появление двух кругов кровообращения. ( Сердце состоит из двух предсердий (в правом предсердии кровь смешанная, преимущественно венозная, а в левом артериальная ))

Ароморфозы пресмыкающихся: внутреннее оплодотворение; плотная оболочка и запас питательных веществ в яйце; роговой покров тела; усовершенствованная дыхательная и кровеносная системы.

Среди Вторичноротых животных наивысшего расцвета достигают Хордовые животные, у которых появляется ряд крупных ароморфозов: хорда, нервная трубка, брюшная аорта (а затем – сердце). В конце кайнозойской эры у части Приматов возникает особый тип ароморфоза – переразвитие коры больших полушарий головного мозга.

Выполните следующие задания: Из ниже приведенных ароморфозных черт строения животных выберите те, которые могут характеризовать строение рыб: 1. Трехкамерное сердце и два круга кровообращения 2. Появление плавников 3. Замена осевого скелета хрящевым 4. Появление ячеистых легких 5. Возникновение пятипалой конечности как системы рычагов. 6. Образование жабр 7. Дифференцировка пищеварительной системы на специальные органы – печень, поджелудочная железа.

Идиоадаптация Адаптации, обеспечивающие приспособление организмов к данным условиям существования.

Примеры идиоадаптаций Появление покровительственной окраски Уплощение тела придонных животных Формирование соцветий Видоизменение побегов и т.д.

Благодаря формированию различных идиоадаптаций, животные близких видов могут жить в самых различных географических зонах. Приведите примеры подобных идиоадаптаций

Паукообразные вышли на сушу, благодаря многочисленным алломорфозам (идиоадаптациям): 1. Непроницаемость покровов для воды. 2. Утрата личиночных стадий развития (за исключением клещей, однако нимфа клещей принципиально не отличается от взрослых животных). 3. Формирование компактного слабо расчлененного тела. 4. Формирование органов дыхания и выделения, соответствующих новым условиям обитания.

анцестральные (предковые) формы млекопитающих, благодаря целому комплексу ароморфозов дали начало множеству групп, завоевавших все мыслимые адаптивные зоны: древесно-лазающие – растительноядные (белки, приматы), – хищные (куницы), наземно-лесные – растительноядные (лоси, косули), – хищные (волки), наземные обитатели открытых пространств (лошади), подземные (кроты, слепыши), околоводные (выдра) и полуводные (ластоногие), водные (китообразные), летающие (рукокрылые), обитатели переходных местообитаний (лисы, зайцы, кабаны) В результате аллогенеза в пределах ароморфозов формируются – алломорфозы (идиоадаптации) – теломорфозы – гиперморфозы

Алломорфозы, или идиоадаптации – это анатомо- морфологические адаптации, обеспечивающие приспособленность к определенным условиям обитания При этом организмы не испытывают ни значительного усложнения, ни упрощения уровня организации: одни органы дифференцируются далее, другие – теряют свое значение и редуцируются Соответственно, и энергия жизнедеятельности остается на прежнем уровне Примеры алломорфозов: характерные признаки семейств растений – лилейные, – злаки, – сложноцветные... и отрядов млекопитающих – приматы, – рукокрылые, – китообразные.

Теломорфозы – это признаки узкой специализации Теломорфозы – это предельный случай алломорфозов Теломорфозы связаны с переходом от общей среды к частной, более ограниченной Примеры теломорфозов: адаптивные комплексы специализированных организмов – дятлы, – кроты, – муравьеды, – куньи, – насекомоядные растения

Дегенерация Это уменьшение уровня организации в процессе эволюции. Она выражается в утрате органов и прочих элементов строения организма в процессе видообразования. Пользуясь знаниями по зоологии, приведите примеры дегенерации у животных.

Примеры дегенерации Утрата пищеварительной системы Утрата крыльев Утрата глаз У каких животных это наблюдается? Объясните причину.

Выберите из перечня ароморфозы и впишите их номера в таблицу: Ароморфоз ИдиоадаптацияДегенерация 1. Появление фотосинтеза 2. Возникновение 4-х камерного сердца у птиц 3. Появление покровительственной окраски у животных 4. Исчезновение кишечника у ряда паразитических червей 5. Возникновение плода у покрытосеменных 6. Исчезновение корней у ряда растений-паразитов 7. Возникновение приспособления у покрытосемянных растений к опылению ветром 8. Формирование плоской формы тела у камбалы

Соотношение направлений эволюции В природе все процессы эволюции идут непрерывно и одновременно, сочетаясь между собой и сменяя друг друга. Взаимоотношения трех основных направлений эволюции, их чередование А.Н.Северцов изобразил в виде схемы.

Классическая схема, изображающая основные формы эволюционного процесса по А. Н. Северцову: ароморфоз (a), идиоадаптацию (b) и общую дегенерацию (r).

Таблица 2 Основные ароморфозы Результат ароморфоза 1) Фотосинтез. 2) Эукариотные клетки. 3) Половой процесс. 4) Многоклеточность. Накопление кислорода в атмосфере. Образование ядра и органоидов в клетке. Обмен генетическим аппаратом между клетками. Выход многоклеточных организмов. 5) Двусторонняя симметрия. 6) Трехслойность. 7) Система органов. 8) Конечный отдел кишечника и анальное отверстие. 9) Двигательная, дыхательная, кровеносная системы. 10) Опорные органы хорды. Появление плоских (трехслойных) круглых, кольчатых червей. Появление бесчерепных хордовых.

11) Классификация растений на ткани. 12) Образование тела животных из отделов. 13) Образование челюстей животных. 14) Развитие нижних конечностей у позвоночных. 16) Появление органов у растений. 16 Изменение жабер в конечность. 17) Развитие органов дыхания. Выход растений, скорпионов на сушу; активное питание, движение. Выход папоротникообразных и кистеперых рыб на сушу. 18) Самооплодотворение. 19) Твердая оболочка яйца, ороговение кожи, появление семени. 20) Образование семян и пыльцевой трубки. Появление пресмыкающихся и голосеменных. Появление покрытосеменных (цветковых) растений. 21) Четырехполостное (камерное) сердце. 22) Деление кровеносных сосудов на артерии и вены. 23) Образование молочных желез. 24) Развитие цветка, плода и матки. 25) Активное развитие головного мозга. 26) Прямохождение. Появление первых теплокровных (примитивных млекопитающих и птиц- археоптериксов). Появление человека.

Ароморфоз позвоночных животных biologicheskiy-progress-i-regress.html

Ароморфоз растений: 1)переход от размножения спорами к размножению семенами; 2) развитие цветка; 3) образование плода из цветков; 4) размножение в воде и на суше; 5) усложнение строения растений. Ароморфоз это основной путь эволюции, идущий в направлении: а) от одноклеточных к многоклеточным; б) от двухслойного к трехслойному организму; в) от низших уровней до хордовых.

Информационные источники Литература: Акимов С.С., Акмалишева А.Х., Хренов А.В. Биология в таблицах и схемах. М. «Лист», 1998 Общая биология: Учебник для классов с углубленным изучением биологии в школе. Высоцкая Л.В., Дымшиц Г.М. и др.Общая биология: Учебник для классов с углубленным изучением биологии в школе. Высоцкая Л.В., Дымшиц Г.М. и др. (2001, 264 с.) Биология в таблицах и схемах. Сост. Онищенко А.В. (2004, 128 с.) Интернет-источники: лекционный материал по теме : направления эволюции : Источники иллюстраций: Фотографии животных из коллекции National Geographic: Коллекция редких видов растений и животных мира biologicheskiy-progress-i-regress.htmlhttp://bioslogos.ru/27-osnovnye-puti-i-napravleniya-evolyucii-organicheskogo-mira- biologicheskiy-progress-i-regress.html