Презентация на тему биологические последствия адаптации макроэволюция. Презентация на тему "макроэволюция". Критерии биологического прогресса
«Макроэволюция и её доказательства» - Общие закономерности эволюции. Биохимические доказательства. Ископаемые переходные формы. Находка археоптерикс. Дивергенция. Эмбриологические доказательства макроэволюции. Палеонтологические данные. Макроэволюция. Процесс образования. Макроэволюция, ее доказательства. Доказательства макроэволюции.
«Доказательства эволюции животного мира» - Особенности распространения животных и растений. Элементарный химический состав. Гомологичные органы. Биогенетический закон Геккеля. Археоптерикс. Сходство строения клеток. Живые переходные формы. Аналогичные органы. Рудименты. Гомология. Доказательства. Общий план строения хордовых. Закон зародышевого сходства. Сходство способов генетического кодирования.
«Доказательства эволюции живой природы» - Лошади продолжали увеличиваться в размерах. Заметный хвост. Доказательства единства происхождения органического мира. Целакант. Эмбрион дельфина. Месячный эмбрион человека. Эволюция породила настоящих лошадей. Морфологические доказательства эволюции. Конечности. Археоптерикс. Многочисленные эксперименты над лошадьми. Стегоцефалы. Строение передних конечностей. Палеонтологические доказательства. Лошади заметно подросли.
«Примеры доказательств эволюции» - Кистеперые рыбы. Сравнительная анатомия. Атавизмы. Рудименты. Яйцекладущие. Современная систематика. Палеонтология. Доказательства эволюции. Ископаемые переходные формы. Биогенетический закон. Передние конечности позвоночных. Органы. Биогеография. Современная генетика. Доказательства эволюции органического мира. Эмбриология.
«Направления макроэволюции» - Исчезающие виды. Повилика. Подвижность животных. Направления эволюции. Насекомые. Макроэволюция. Различия внешнего вида. Ленточный червь. Злаки. Биологический регресс. Разграничение. Снабжение тканей кислородом. Ароморфоз. Основные направления. Вымирание видов. Приспособления. Плоская форма тела скатов и камбалы. Насекомоядные растения. Челюсти судака. Китообразные. Зоолог Алексей Николаевич Северцов.
«Палеонтологические доказательства эволюции» - Возраст слоев. Палеоэкологические условия. Одноклеточные. Разрез триасовых отложений. Вершина. Результаты исследования. Развитие жизни на Земле. Equisetites. Прогрессирующее обледенение. Происхождение видов: путём естественного отбора. Геохронологическая таблица. Podozamites. Cladophlebis. Стебель семенного папоротника. Phoenicopsis rarinervis. Цикадовые. Czekanowskia rigida. Эутерии. Яйца рептилий.
Слайд 2
Микроэволюция
МИКРОЭВОЛЮЦИЯ, совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри отдельных или смежных популяций вида, приводящих к изменению генетической структуры этих популяций, возникновению различий между организмами и образованию новых видов.
Слайд 3
Формы микроэволюции
1. Филетическая; 2. Видообразование.
Слайд 6
Условия осуществления видообразования
При видообразовании действуют естественный отбор, приспосабливающий популяции к условиям среды их обитания, и репродуктивная изоляция, обосабливающая генофонды популяций и обеспечивающая благодаря этому обособлению расхождение видов, или дивергенцию.
Слайд 7
Дивергенция
Дивергенция, или расхождение признаков - разделение одной родоначальной формы на несколько дочерних и внучатых видов. Дивергентное образование видов происходит за счет обострения конкуренции между родственными формами за сходные условия существования.
Слайд 8
Аллопатрическое (географическое) видообразование
Видообразование на разных территориях - обусловлено географической (пространственной) изоляцией. Причиной такой изоляции могут быть большие реки для сухопутных животных, горы - для равнинных и тому подобные препятствия, затрудняющие миграцию животных или разнос семян растений. Большие расстояния, разделяющие популяции, имеют такое же значение.
Слайд 9
КУМЖА
Проходная рыба семейства лососей. Длина до 1 м, весит до 13 кг; каспийский лосось - до 51 кг. Обитает в прибрежных водах морей Европы, в том числе - в Черном, Каспийском, Балтийском и Аральском морях. На нерест идет в реки. Ценный объект промысла и разведения. Пресноводные формы кумжи - форели.
Слайд 10
Географическая изоляция
Наблюдается при разделении исходного ареала вида различными природными барьерами. В результате разделенные популяции не могут свободно скрещиваться друг с другом, что приводит к возникновению различных подвидов.
Слайд 11
Подвиды кумжи Балтийский; Черноморский; Каспийский
Слайд 12
Ещё пример
Например, в 1930-х годах несколько десятков зайцев-русаков, отловленных в Башкирии, акклиматизировали на юге Западной Сибири - в Барабинской лесостепи. Огромное расстояние, Уральские горы и непригодные для жизни русаков засушливые степи нижнего Поволжья и Прикаспия обусловили полную географическую изоляцию западносибирской популяции. Произошла дивергенция, и в 1956 году сибирских зайцев пришлось выделить в отдельный подвид.
Слайд 13
Симпатрическое (экологическое) видообразование
Начинается с разделения первично единой популяции на две или более группы организмов, которые затем продолжают дивергировать. Это может происходить в результате экологической специализации.
Слайд 14
Экологическое видообразование
Экологическая изоляция наблюдается при несовпадении мест обитания различных форм одного вида или нескольких близких видов, например лесного (слева) и лугового (справа) коньков.
Слайд 15
Иногда в пределах единого ареала отдельные популяции (1-5) различаются условиями обитания. Из-за этого изменяется фенология особей, а в дальнейшем и их морфология.
Слайд 16
Синица большая
Долбит ветви и древесные стволы. Питается крупными насекомыми.
Слайд 17
Лазоревка
Долбит только стебли травянистых растений. Добывает мелких насекомых в щелях коры и почках.
Микроэволюция и макроэволюция. Концепция вида, его критерии. Популяция – структурная единица вида и эволюции. Движущие силы эволюции. Доказательства эволюции.
На экране портрет Ч.Дарвина с цитатой «Каждый вид занимает свое особое место в великом хозяйстве природы». Как же возникают новые виды? Ч.Дарвин назвал свой труд «Происхождение видов путем естественного отбора…», и уже само название дает ответ на вопрос, как виды возникают в природе.
Для изучения темы урока необходимо вспомнить понятие микроэволюция
Задание учащимся. В § 60 стр. 218 учебника – найти и дать определение данному понятию. Прочитать материал о формах микроэволюции.
Ответ 1. Микроэволюция - эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.
Ответ 2.
Существует две формы микроэволюции.
1)Филетическая (без дивергенции)
2)Видообразование (за счет дивергенции)
Микроэволюция и макроэволюция
Микроэволюция – это изменения, происходящие в популяциях под действием движущих сил эволюции. В конечном счете приводит к возникновению нового вида.
Макроэволюция – это процесс формирования крупных систематических единиц, надвидовых таксонов – родов, семейств и выше.
Доказательства эволюции
Сравнительно-анатомические
Эмбриологические
В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,
- все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
- двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
- близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
- зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост – это говорит о происхождении человека от животных.
Палеонтологические
1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).
2) Филогенетические ряды – это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.
3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):
- кистеперая рыба латимерия – земноводных от рыб;
- стегоцефал – пресмыкающихся от земноводных;
- археоптерикс – птиц от пресмыкающихся.
Биогеографические
Флора и фауна (ФФ) вулканических островов
- очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров;
- содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).
ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение – тем больше отличия.
Биохимические
Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п.
Условия видообразования
Видообразование слагается из 2 стадий: первая- возникновение репродуктивной изоляции, вторая- ее закрепление естественным отбором.
На первой стадии видообразования обмен генами между двумя популяциями одного вида должен быть прекращен, это происодит в результате географического разделения, например, возникновения между популяциями горой цепи, ледника, водной преграды и прочего. Отсутствие обмена генами между 2 популяциями создает возможность для их генетической дивергениции (расхождения). Подобная дивергенция может возникнуть и в результате адаптации оргаизмов к местным условиям, и в результате случайных изменений в сосотаве генофонда каждой из популяций. По мере накопления генетических различий между изолированными популяции, в силу изменений условий и образа жизни, возникают предзиготические изолирующие механизмы, например различия в сроках размножения, в поведении и т.д.
В дальнейшем разделение популяций может закрепиться за счет развития постзиготических изолирующих механизмов. Разделение видов становится необратимым. Процесс возникновения полной изоляции поддерживается естественным отбором.
Конкретные пути возникновения новых видов могут быть различным.В целом различают 2 основные формы видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.
Аллопатрическое видообразование- эта форма связана с расширением ареала исходного вида и осуществляется в ходе длительной географической изоляции популяций. Возникновение географических преград приводит к образованию изолятов –географически изолированных популяций. Как правило, это происходит на границе области ареала исходного вида, где условия жизни несколько отличается от обычных и и активно протекают процессы естественного отбора. В результаетединый генофонд вида как бы разрывается на части. Всякая территориальная популяция характеризуется собственным генофондом с характерными для него частотами встречаемости разых аллелей. Прерывание потока генов между изолятами, с одной стороны, и действие естественного отбора, с другой, приводят, в конце концов, к их репродуктивной изоляции и к образованию самостоятельных видов. Пример: возникновение современных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледика разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения: н а Дальнем Востоке, юге европе, в Закавказье. Когд а ледник отступил, ландыш вновь распростанился в Европе, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком, а на Дальнем Востоке-вид с красными черешками и восковым налетом на листьях.Симпатрическо евидообразование. Связано с зарождением в рамках исходной популяции новой формы. Таоке может происходить в результате экологической (например, пищевой)специализции, поэтому данную форму видообразования часто называет экологичесокй. Полагают, что 5 видов синиц образовались в связи с пищевой специализацией: по выбору мест кормежки, по сосотаву поедамых кормов, по способам их поиска и добычи.Например, синица большая долбит ветви и древесые стволы, мелкие виды (лазоревка)-только стебли травянистых растений. Самые мелкие виды(московки, хохлатые синицы) чаще используют для корма концевые ветви деревьев. К другой форме симпатрического видообразования относят внезапое, происходящее в результате хромомсмных мутаций, полиплоидии и гибридизации.(кратное уможение числа хромосом исходного предкового вида.)
Одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее дискретность или как сказал основатель учения о микроэволюции Тимофеев-Ресовский «квантированость». Это выражается в том, что она представлена отдельными видами. Видовое многообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас на ней обитает около 50000 видов растений, более 1,5 млн видов животных, не менее 100000 видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды живых организмов. Что же такое вид? Что мы понимаем под данным понятием?
Вид: совокупность особей, обладающих способностью скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал; обладающих рядом общих морфологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой
Вопрос об определении организмов к одному или разным видам очень сложен и по поводу отдельных видов вызывает бурные споры в ученой среде. Для процедуры определения вида используют критерии вида. Критерии вида – это признаки, по которым один вид отличается от другого. Вопрос о критериях вида занимает центральное место в теории эволюции. Это вполне объяснимо: четкое понимание сущности вида необходимо для выявления механизмов эволюционного процесса. Выделяют 8 критериев вида:
- Морфологический.
- Физиологический.
- Географический.
- Генетический.
- Этологический.
- Экологический.
- Биохимический.
- Цитологический.
Популяция – (populatio – народ, население) это совокупность особей одного вида, обладающих генофондом и занимающих определенную территорию, существующая относительно изолирована от других популяций. Этот термин ввел В. Иогансен в 1903 году.
Генофонд – это совокупность всех генов всех особей данной популяции.
Почему популяция способна к длительному существованию? Это не хаотическое скопление особей, а устойчивое целостное образование – надорганизменная форма организации жизни. Особи в популяции различаются по возрасту, полу, генотипу, но тесно связаны между собой. Особенно ярко эта связь просматривается у животных.
При этом некоторые связи обеспечивают существование отдельной особи: птицы и млекопитающие метят свои участки, охраняя свою территорию от сородичей. Но многие связи направлены на воспроизводство популяции. Это связи между полами и возрастными группами. Особи разного пола находят друг друга по запаху, звукам, вступают в брачные отношения, проявляют заботу о потомстве. Например, необходимость установления прочной связи с детенышем заставляет многих животных во время размножения покидать стадо (антилопы, зубры, северные олени), так в период отела самка северного оленя вместе с детенышем выходит на край стада. Она кричит часа два, потом смолкает. Находясь в стаде, олененок уверенно отличит голос матери от голоса других оленух.
Чем определяется устойчивость популяции?
1.Устойчивая популяция включает все возрастные группы от новорожденных до стариков. В популяции, клонящейся к закату, слишком много старых особей.
2. Численность особей в популяции разная. Например, популяция насекомых составляет сотни тысяч особей, а популяция крупных млекопитающих - только несколько сотен особей.
Вывод: численность особей в популяции постоянно колеблется. На нее влияют вспышки размножаемости саранчи, колорадский жук, патогенные микроорганизмы (пандемия гриппа). Популяция не сможет длительно существовать, если ее численность будет ниже некоторых пределов.
Почему популяцию считают единицей эволюции?
Особенности популяции:
1. Большое генотипическое сходство.
2. Случайное свободное скрещивание («перемешивание» особей осуществляется легче и чаще, чем между популяциями этого же вида) из-за территориальной обособленности друг от друга.
Пример: Одна дубрава от другой находится за несколько километров, а пыльца дуба разносится ветром на несколько сотен метров. Но в сильные бури пыльца подхватывается ветром и может переноситься на большие расстояния и достигать соседних популяций.
Вопрос: Может ли обособленность популяции быть постоянной (исходя из этого примера)?
Вывод: Нет, обособленность популяции относительна.
3. Изоляция (хотя и неабсолютная) или обособленность.
4. Могут возникать наследственные изменения у отдельных особей в популяции и в результате свободного скрещивания распространяются в популяции. Это приводит к генетической разнородности составляющих ее особей. Неоднородность особей в популяции создает условия для действия естественного отбора, выработке приспособлений к условиям обитания у видов в целом.
Вывод: эволюционный процесс происходит в недрах вида – в популяциях.
Структура вида будет неполной, если не сказать о подвидах. Ареал белки обыкновенной насчитывает 20 подвидов. Дальний Восток – у белки почти чёрная окраска шкурки; юг Западной Сибири – серая белка с серым хвостом; Европейская часть нашей страны – белка с рыжим хвостом.
Вывод: границы между подвидами не чёткие, особи встречающихся популяций способны скрещиваться между собой и оставлять плодовитое потомство.
Число подвидов зависит и от движения особей. Кочующие животные – песцы. Место обитания - тундра Евразии (1 подвид), Командорские острова (о.Беринга и о. Медный) (2 подвида). Море вокруг не замерзает, где каждый подвид представлен единственной популяцией.
Подвид, как и популяция, представляет форму существования вида, обеспечивает его приспособленность к конкретным условиям среды. Это даёт возможность виду занимать большой ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах, поддерживать на некотором уровне численность, т.е. длительно устойчиво существовать.
Процветающие виды состоят из большого числа популяций и подвидов, а зарождающиеся или вымирающие виды представлены немногими или даже одной популяцией.
Реликтовые виды: пицундская сосна, кистепёрая рыба – латимерия, пресмыкающееся – гаттерия.
Итоговая беседа по вопросам.
1. Кто может эволюционировать - отдельная особь или популяция? (Популяция со своими признаками эволюционирует независимо от других популяций, организм не может эволюционировать, т.к. его генотип определён в момент оплодотворения).
2. В чем состоит практическое значение изучений популяций?
При заготовке древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок;
Использование животных для получения ценного пищевого или пушного сырья;
Изучение других важно с медико – санитарной точки зрения.
Факторы (движущие силы) эволюции
Наследственная изменчивость
Изоляция
Постепенное накопление различий между изолированными друг от друга популяциями может привести к тому, что они превратятся в два разных вида, т.е. произойдет видообразование.
Всё это свидетельствует о единстве органического мира.
Слайд 2: 1. Генофонд популяции. Частоты генов и генотипов. Закон Харди-Вайнберга
2 1. Генофонд популяции. Частоты генов и генотипов. Закон Харди-Вайнберга. Популяция – элементарная единица эволюции. Эволюция оперирует группами организмов, но не индивидами. Эволюционирует не особь, а группы особей, составляющих популяцию. Генофонд – совокупность всех генов во всех их аллельных формах в гаметах организмов, составляющих популяцию. Генофонд вида складывается из генофонда популяций. В случае индивидуального диплоидного организма частота встречаемости какого-либо аллеля может составлять 100, 50 или 0 %, но в популяции частота встречаемости данного аллеля – это процент индивидов, которые имеют этот ген. (Может составлять от 0 до 100 %).
Слайд 3
3 В 1908 г. Г. Харди и В. Вайнберг показали, что в популяциях частоты генотипов и аллелей в поколениях остаются постоянными, если на их равновесие не оказывают влияния такие факторы, как избирательные браки, мутации, отбор и дрейф генов.
Слайд 4
4 В условиях свободного скрещивания частота, с которой возможна встреча двух аллелей в диплоидном организме равна произведению частот каждого аллеля. Если относительную частоту доминантного аллеля А в двухаллельной системе обозначить p, а относительную частоту рецессивного аллеля а обозначить q, и если p + q = 1, то при свободном скрещивании частоты трех генотипов составят: АА = p 2, Аа = 2 pq, aa = q 2.
Слайд 5
5 Например, один человек из 10 000 – альбинос (ген альбинизма – рецессивный, альбинос – гомозигота по рецессивному гену). Частота гомозиготного генотипа: q2 = 1 / 10 000 = 0, 0001 ; частота аллеля альбинизма q = √0,0001 = 0,01, или 1 % Поскольку p + q = 1, частота доминантного аллеля в популяции равна 0,99, или 99 %. Частота гетерозиготного генотипа – 2 pq = 2 х 0,99 х 0,01 = 0,0198. Т. е. примерно 2 % индивидуумов в данной популяции несут аллель альбинизма либо в гетерозиготном, либо в гомозиготном состоянии. Поэтому частота рецессивного аллеля в популяции достаточно велика при малом числе индивидуумов с выражением признака. Гетерозиготные индивидуумы назваются носителями.
Слайд 6: 2. Борьба за существование и факторы эволюции
Слайд 7
7 2. Внутривидовая БЗС: у особей одного вида потребности в пище, территории и других условиях существования одинаковы. Поэтому конкуренция между ними наиболее острая. (Конкуренция за гнездовую территорию у птиц, половой отбор в сезон размножения и др.) 3. Борьба с неблагоприятными условиями внешней среды.
Слайд 8
8 Факторы эволюции: Мутационный процесс. Ненаправленный фактор. Поддерживают генетическую гетерогенность природных популяций. Поставщик элементарного эволюционного материала. Популяционные волны (волны жизни) – колебания численности особей в популяции в ту или иную сторону от средней величины. Эволюционное значение: резко изменяют частоту редко встречающихся в популяциях аллелей и генотипов. Рекомбинация генов (см. комбинативную изменчивость).
Слайд 9
9 Изоляция обеспечивает барьеры, исключающие панмиксию (свободное скрещивание). Миграции – перемещения особей-носителей аллелей и генотипов в другие популяции или из других популяций и их участие в панмиксии. Дрейф генов – случайное, непредсказуемое, не зависящее от естественного отбора изменение частоты генов в популяциях (небольшие размеры популяции → неполная представленность возможных вариантов аллелей, случайная гибель особей и т. п.). Может привести как к исчезновению аллеля, так и к возникновению новых видов в островных и других репродуктивно изолированных популяциях. Может уменьшать или увеличивать изменчивость в пределах вида в целом.
10
Слайд 10
10 Макроэволюция Макроэволюция - процесс образования надвидовых таксонов.
11
Слайд 11
11 Пути эволюции Как в ходе эволюции усложнялась организация живых существ? Естественный отбор как направляющий фактор определяет пути эволюции. Русский ученый-эволюционист А.Н.Северцов установил следующие пути эволюции: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. На макроуровне проявляются такие закономерности, как дивергенция (расхождение признаков у родственных форм, обусловливающих появление гомологичных органов) и конвергенция (схождение признаков у организмов неродственных, но имеющих похожие приспособления к среде обитания – аналогичные органы).
12
Слайд 12
12 Направления эволюции Ароморфоз – это эволюционные изменения, приводящие к качественно новому уровню организации: а) даёт возможность к переходу в новую среду обитания; б) способствует расширению популяции и её местообитания; в) возникают новые крупные таксономические единицы: типы (отделы), классы. .
13
Слайд 13: Ароморфозы
13 Ароморфозы Многоклеточность (растит. жгутиконосцы) Эукариотическая клетка; Автотрофность.
14
Слайд 14: Ароморфозы
14 Ароморфозы На уровне типа: появление пучков поперечнополосатых мышц у членистоногих На уровне класса: появление пятилучевой конечности у амфибий, рептилий и теплокровных
15
Слайд 15
15 Ароморфоз: совершенствование отделов головного мозга.
16
Слайд 16
16 На уровне класса: 4-х камерное сердце птиц, теплокровность Эволюция сердца позвоночных. 1-двухкамерное сердце рыбы; 2-трехкамерное сердце лягушки; 3-трехкамерное сердце пресмык. с неполной перегородкой в желудочке; 4-четырехкамерное сердце млекопитающего: П-предсердие; Ж-желудочек
17
Слайд 17
17 Идиоадаптации - небольшие эволюционные изменения, выражающиеся в приспособлении к окружающим условиям обитания: А) повышения уровня организации не происходит; Б) образуются мелкие таксономические группы: виды, роды, семейства; В) возникают частные изменения в строении и функциях органов (адаптации); Г) мелкие полезные приспособления к среде приводят к разделению группы организмов на разные ветви, но изменение класса организмов не происходит.
18
Слайд 18
18 совки пяденица на камнях Примеры: покровительственная окраска (под окружающую среду) – форма пассивной защиты
19
Слайд 19
19 Предостерегающая окраска (1) – яркая, демаскирующая. Свойственна ядовитым или хорошо «вооруженным» насекомым (напр. божьей коровке). Мимикрия (2) – подражание, заключающееся в сходстве беззащитного или съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской (напр. мухи подражают осам и т. д.). 1 2
20
Слайд 20
20 Коэволюция (приспособительные адаптации) - совместная эволюция строения цветков и насекомых-опылителей
21
Слайд 21
21 Вариации в стоении гомологичных органов - ласты у морских млекопитающих, многообразие форм клюва у гавайских цветочниц и т. п.
22
Слайд 22
23
Слайд 23
Слайд 2
Макроэволюция: разметка участка
- Крайние точки, оконтуривающие круг макроэволюционных процессов:
- Араморфоз - идиоадаптация
- Дивергенция – параллелизм - конвергенция
- Прогресс-регресс
- …и огромное количество синонимичных или вставочных терминов, которые делают разметку более детальной, более описательной, но ничего не объясняют.
- Араморфоз, параллелизм и далее – не причина, а констатация.
- А чего?
Слайд 3
Макроэволюция - разметка участка
- Изучение палеонтологических находок и современных форм позволяет в настоящее время считать достаточно твердо установленным существование двух главных типов эволюционного развития группы (Lamark, 1809, Haeckel, 1866; и др.): возникновение большого числа близких форм, различающихся адаптациями одного масштаба, и развитие с выходом в другую адаптивную зону благодаря приобретению группой каких-то принципиально иных приспособлений, позволяющих выйти за границы прежней адаптивной зоны.
- Адаптивная радиация одного масштаба по-разному обозначается в современной эволюционной литературе (идиоадаптация, алломорфоз, аллогенез, кладогенез и т. п.). Для пользования однозначными терминами целесообразно остановиться на одном из этих терминов; одним из наиболее подходящих кажется термин «аллогенез» (Парамонов, 1966). Для описания развития группы по пути в иную адаптивную зону, приобретения эволюционных адаптации большего значения использовались термины «ароморфоз» и «анагенез». …мы вслед за А. Л. Тахтаджяном (1966) используем для таких преобразований группы термин «арогенез».
- (Из Тимофеева-Ресовского и др.)
- Араморфоз по А.Н. Северцову не имеет чёткого определения. Обычно он задаётся графически
Слайд 4
- Эволюционные преобразования, которые значительно увеличивают адаптивную возможность данной группы, (позволяя расширить старую или занять новую адаптивную зону), оказывают существенное влияние на организм в целом, но не изменяют общий уровень организации, были названы эпектоморфозами. …Эпектоморфозы сохраняются длительное время в ходе последующей адаптивной радиации, становясь признаками крупных таксонов
- Шмальгаузен предложил называть регрессивные изменения катаморфозами, а термин «идиоадаптации» заменить на алломорфозы.
- были предложены … новые названия трёх главных направлений эволюционного процесса: морфофизиологический прогресс стали именовать арогенезом (или анагенезом), морфофизиологический регресс – катагенезом, развитие частных приспособлений – аллогенезом или кладоггенезом
- Схема главных направлений эволюционного процесса:
- А – арогенез, АЛ – аллогенез, К – катагенез, Э – эпектогенез
- Плоскости представляют разные уровни организации
- Из Иорданского
Слайд 5
- А. Н.Северцов назвал эволюционные преобразования организации, ведущие к морфофизиологическому прогрессу, ароморфозами. Согласно А. Н.Северцову, ароморфозы - это такие изменения строения и функций органов, которые имеют общее значение для организма в целом и поднимают энергию его жизнедеятельности на новый качественный уровень.
- Так, несомненными ароморфозами в эволюции позвоночных животных были: развитие механизма активной вентиляции жабер (жаберного насоса) у древнейших позвоночных посредством движений висцерального жаберного скелета, приобретение челюстного аппарата (с перестрой-кой передних жаберных дуг),интенсификация вентиляции жабер при развитии жаберной крышки у костных рыб, приобретение последними плавательного пузыря - гидростатического аппарата, позволяющего рыбам регулировать свою плавучесть; развитие у предков высших наземных позвоночных - амниот зародышевых оболочек (амниона, серозы, аллантоиса), обеспечивающих возможность откладки яиц на суше; развитие мощного всасывающего (разрежающего) дыхательного насоса грудной клетки у рептилий; формирование летательного аппарата у птиц; развитие живорождения и выкармливания детенышей молоком у млекопитающих; совершенствование головного мозга у птиц, млекопитающих и человека.
- Ароморфозы имеют очень высокое общее приспособительное значение, повышая независимость организма от внешней среды.
Слайд 6
- Верхняя и нижняя челюсти и зубы различных змей
- 1 – питон, 2,7 – гладкозубые уже-образные, 3, 8 –заднеборозчатые ужеобразные, 4,5,9 – аспидовые, 6, 10 - гадюковые
- Черепгадюки-носорога
- Модификации черепа змей – пример эпектогенеза
- Свободная, подвижная, вращающаяся верхняя челюсть и свободная, сдвигающаяся вниз нижняя челюсть – эпектоморфоз, позволивший змеям
- перейти от питания насекомыми (пищевой спектр безногих ящериц) к охоте на позвоночных. Общий уровень жизнедеятельности (энергообмен) остаётся прежним.
- Видео
Слайд 8
- Дивергенция (от средневекового лат. divergo - отклоняюсь)
- Росомаха питается преимущес-твенно падалью. Широкие лапы с перепонками между пальцами помогают ей передвигаться по рыхлому снегу в северной тайге и лесотундре. Вес около 15 кг.
- Ласка – самая мелкая из куньих. Она способна проникать в мышиные норки. Питается главным образом мышами.
- Барсук всеяден, активен в тёп-лое время года, в северной части ареала зимой впадает в спячку. Строит очень сложные норы, в которых проводит большую часть времени. Вес около 15 кг.
- Дивергенция внутри семейства куньих
Слайд 9
- Конвергенция не есть полная противо-положность дивергенции. Дивергируют таксоны, а конвергенция – это характери-стика эволюции органов (сходные функции у негомологичных органов) и (или) жизненных форм далёких таксонов с приобретением внешнего сходства.
- Конвергенция (от лат. convergo - приближаюсь,схожусь)
- Млекопитающие, приспособившиеся к планирующим прыжкам: 1 –шерстокрыл, 2 – сумчатая белка, 3 – белка-летяга
Слайд 10
- Параллелизм – конвергенция гомологичных органов
- Поза «стояния столбиком» и характерное для грызунов открытых пространств расположение глаз на голове. В нижнем ряду – родственные формы в других биотопах.
- 1 – малый суслик, 2 – полёвка Брандта, 3 –жёл-тая пеструшка, 4 – большая песчанка, 5 – обык-новенная белка, 6 – восточная полёвка, 7 – по-луденная песчанка.
- Параллелизм в развитии конечностей лошадиных и липтотерн в Неотропике
Слайд 11
- Термин параллелизм употребляется также не для характеристи-ки изменения органов, а для указания напра-вления эволюциитаксонов
- Примером параллельной эволюции может быть четвертичная история сигов: распространяясь из единого центра (западносибирское море-озеро) по всему северу Голарктики, они образовали ряд изоли-рованных группировок ранга подвид-полувид-надвид. Внутри изоля-тов происходит независимая дифференцировка на малотычинковые формы, питающися бентосом, и многотычинковые, питающаяся планктоном, а также параллельное разделение по месту размножения на озёрные и речные формы.
Слайд 12
- Полифилия – объединение в один таксон разных по происхождению групп. Поли- много, филум – ветвь.
- Во второй половине ХХ века многие исследователи пытались доказать полифилетическое происхождение таких известных групп, как цветковые, амфибии, млекопитающие.
- Монофилия – происхождение таксона от одного предкового таксона.
- Симпсон предложил считать монофилетическими таксоны, которые порождены таксоном, равным им по рангу (монофилия по Симпсону).
- Однако ранг высших таксонов субъективен.
- Эшлок предложил считать монофилетическими надвидовые таксоны, произошедшими от одного предкового вида (монофилия по Эшлоку)
- Довольно представительная школа кладистов принимает более строгий критерий монофилетичности – происхождение от одного вида, на как это доказать и как этим оперировать? Использовать лишённую возможности проверки монофилию по Эшлоку бессмыслено.
Слайд 13
- Нейтралистская теория эволюции – нейтральные признаки только дивергируют. Парафилия и полифилия на этом уровне исключена.
- Инновационная новость: эволюция двуглава, как орёл на рубле.
- Голова № 1. Адаптивная эволюция, дарвиновская эволюция – эволюция приспособлений, направляемых отбором. Она может быть конвергентной, дивергентной, прогрессивной-регрессивной и т.д.
- Голова № 2.Нейтралистская эволюция, недарвиновская эволюция – эволюция признаков, безразличных для отбора (различие в толщине губ у негров и индейцев). Если признак не подвержен стабилизирующему или движущему отбору, он всегда «расплывается».
- Аналогия – расхождение языков при культурной изоляции их носителей. Расхождение языков тем большее, чем дольше изоляция: человек – чоловiк, men – Mensch. Их не привязать ни к рельефу местности, ни к климату.
Слайд 14
Нейтральная эволюция – ключ к филогении
- Филогенетические связи между 8 группами позвоночных животных (верхняя схема) и различия по числу аминокислотных замен (Каа) у тех же видов (нижний график) по α-цепям гемоглобинов (черные точки) и β-цепям (светлые точки). Из Кимура, 1985)
- Аддитивное дере-во, построенное по различиям в транс-портных РНК.
- Это нельзя сделать иначе.
- Филогения таких крупных групп создаётся только анализом эволюции макромолекул.
Слайд 15
Макроэволюция – современные сложности
- К настоящему времени возможности морфологического, эмбриологического и палеонтологического методов анализа филогении практически исчерпаны. С их помощью удалось создать картину эволюции позвоночных животных и сосудистых растений сравнительно полно, беспозвоночных - частично.
- Низшие растения и прокариоты не поддаются традиционному анализу.
- Начиная с 80-х годов наблюдается стремительный прогресс. В общих чертах намечены контуры филогенетических связей всего живого. Общая конструкция оказалась совершенно неожиданной.
- В основе нового знания лежит новый метод – исследование эволюции молекул, сначала – нейтральной, потом, уже в нынешнем веке, адаптивной.
- На начальном этапе эволюции наблюдается активный «горизонталь-ный» перенос генов – их обмен между представителями очень далёких систематических групп. Это основной фактор эволюции архейской и в меньшей степени протерозойской биот.
- У эукариот он сопровождается слиянием клеток или поглощением клетки клеткой с самой разной степенью автономии отдельных компонентов общего суперорганизма (симбиогенетическая теория).
- Филогенетическая схема на этом уровне – не дерево, а сеть.
Слайд 16
- Эволюционное дерево эукариот. Точки ответвления от основного ствола выше эвгленозоев проставлены произвольно.
Слайд 17
Горизонтальный перенос генов – к чему это приводит
- Прокариоты представлены двумя царствами – архебактерии и эубактерии
- Домен – консервативная последова-тельность аминокислот, присутствую-щая в нескольких (обычно во многих) белковых молекулах у разных организ-мов. Большинство доменов характери-зуются строго определенной функцией и представляют собой функциональ-ные блоки белковых молекул.
- В геноме эукариот белки, ответствен-ные за операции с геномом (реплика-ция, транскрипция, трансляция) и белки, осуществляющие операции с мембранами – от архей, белки, белки основного обмена – от эубактерий.
- существует гипотеза, что первичный прокариотический безъядерный организм, образован путем слияния архебактерии с эубактерией, причем базовый энергетический метаболизм этого организма имел эубактериальную природу (гликолиз, брожение)
- Количественное соотношение общих и уникальных белковых доменов у архей, бактерий и эвкариот. Площади фигур примерно пропорциональны числу доменов (из А.В.Марков, А.М.Куликов, 2004).
Слайд 18
Биологический прогресс: противоречие между сложностью и успехом
А.Н. Северцов снимает его, разделяя биологический и морфо-физиологический прогресс
Биологический прогресс:
- увеличение количества особей
- прогрессивное расселение и захват новых ареалов
- распадение таксона на соподчинённые систематические единицы
Морфо-физиологический прогресс:
- дифференциацияорганизма
- интенсификация функций
- последователи Северцова добавляют усовершенствование интеграции, рационализация устройства организма, повышение уровня гомеостаза и пр.
Морфо-физиологический прогресс – один из способов достиже-ния биологического прогресса.
Как и морфо-физиологический регресс.
Слайд 19
Основная философская проблема макроэволюции - направленность
- Ранние эволюционисты объясняли развитие природы через конечные причины, стремлением к прогрессу, творческой силой и тому подобными агентами.
- Дарвин убрал предопределенность хода эволюции, но не всем это понравилось.
- Периодически как за рубежом, так и в нашей стране возникали ереси, направленные на поиск иных причин эволюции, кроме естественного отбора.
- Дарвинизм – теория, которая позволяет объяснить всё «назад», но не оставляет возможности для предсказаний – чем она отличается от теорий иных общественных и социальных наук. Дарвиновская эволюция случайна и непредсказуема.
- В СССР отказ от дарвинизма шёл под флагом номогенеза – попытки построить эволюцию на основании «законов» (nomos греч. – закон). Они закончились ничем, но номогенетики – Л.С. Берг, А.А. Любищев - были настолько яркими и самобытными личностями, что номогенез стал важной страницей истории отечественной биологии.
Посмотреть все слайды