Теории происхождения жизни на Земле
Модуль М4 – Теория эволюции
Эволюция – постепенное историческое развитие живой природы. Теория эволюции – одна из основных концепций современного естествознания, центральное учение в области биологии.
Теория эволюции отвечает на вопросы
1) каким образом организмы адаптируются к условиям среды;
2) как появилось современное видовое разнообразие на планете;
3) почему организмы имеют разный уровень сложности?
Этапы развития эволюционных взглядов
1) эволюционные идеи древних (примитивный эволюционизм);
2) отрицание эволюционизма – период креационизма (учения о сотворении мира);
3) эволюционные идеи 18 века (трансформизм); одновременно существование креационизма (К. Линней);
4) создание первой эволюционной теории Ж.Б. Ламарком (1809, «Философия зоологии»)
Основные положения теории Ламарка
1) организмы эволюционируют от простых к сложным;
2) эволюция идет на основании стремления организмов к совершенству, заложенного Творцом;
3) в течение жизни организмы приобретают полезные приспособительные признаки;
4) в результате упражнения используемые структуры развиваются, неиспользуемые отмирают.
5).Создание эволюционной теории Ч.Дарвина (1859, «Происхождение видов путем естественного отбора») – А. Уоллеса.
Основные положения теории Дарвина-Уоллеса:
1) организмов рождается больше, чем может быть обеспечено ресурсами, существует избыточное воспроизводство организмов;
|
|
|
2) организмы одного вида отличаются по признакам, существует определенная (ненаследственая) и неопределенная (наследственная изменчивость).
3) в ходе жизни организмы вступают в борьбу за существование. Борьба за существование – совокупность всех взаимоотношений организмов между собой и со средой обитания. Выделяют борьбу с неблагоприятными условиями среды, внутривидовую борьбу и межвидовую борьбу.
4) в борьбе за существование выживают и оставляют после себя потомство особи с полезными приспособительными признаками – происходит естественный отбор.
6) Кризис дарвинизма (начало 20 века в связи с появлением генетики);
7) Создание синтетической теории эволюции на базе синтеза генетика и учения Дарвина (после 1925 года, в связи с появлением работ С.Четверикова).
Вопросы и задания
1. Объяснить разницу между понятиями эволюция и революция.
2. Охарактеризовать достоинства и недостатки теории Ламарка.
3. Объяснить с точки зрения Линнея (креационист), Ламарка и Дарвина появление какого-либо признака (наличие длинного клюва и конечностей у аиста, отсутствие конечностей у змей, слабое развитие органов зрения у кротов и др.).
|
|
|
4. Почему неверно утверждение «в ходе естественного отбора выживает сильнейший»?
5. Почему внутривидовая борьба является наиболее острой и значимой для эволюции формой борьбы за существование?
6. Во всех ли случаях легко отличить искусственный отбор от естественного?
7. Все ли случаи гибели организмов можно считать естественным отбором?
Синтетическая теория эволюции
Популяция как элементарная эволюционная единица
Популяция – группа особей одного вида, обитающих на одной территории в течение длительного времени, свободно скрещивающихся между собой.
Задания
1. Докажите, что популяция является элементарной эволюционной единицей, а не отдельные особи, семьи или виды.
2. Покажите графическую модель вида, состоящего из двух популяций, используя в качестве элементов треугольник (популяция), круг (особь), прямоугольник (вид).
3. Обсудите, от чего могут зависеть размеры ареала популяции.
Факторы эволюции:
1) Мутационный процесс – является поставщиком эволюционного материала. Популяция насыщена разнообразными мутациями, которые находятся в гетерозиготном состоянии (Аа). При обычных условиях особи с рецессивным генотипом обычно погибают, как не соответствующие требованиям среды, при изменившихся условиях особи с генотипом аа могут оказаться более приспособленными, чем исходные.
|
|
|
2) Популяционные волны – любые изменения численности популяций. Фактор может привести к изменению соотношения частоты генов в популяции. Резкое изменение генофонда популяции называется дрейф генов. Дрейф генов ускоряет эволюционный процесс.
3) Изоляция – любые барьеры, препятствующие свободному скрещиванию особей в популяции. Изоляция приводит к разделению единого генофонда популяции на два и более. Чем сильнее изоляция, тем больше различий появляется в образовавшихся группах. Изоляция изменяет соотношение генов и ускоряет эволюционный процесс.
Типы изоляции: 1) географическая; 2) экологическая; 3) поведенческая
4) Естественный отбор – селективное воспроизведение генотипов (выживание и последующее размножение наиболее приспособленных особей).
Доказательства естественного отбора проведены английским исследователем Кэтлуэллом на березовой пяденице. Показано, что белая форма лучше выживала в условиях чистого ландшафта в сельской местности, а черная в условиях загрязнения в городе
|
|
|
Виды естественного отбора
В ходе естественного отбора всегда происходит гибель одних особей и избирательное выживание других. По результатам такого процесса естественный отбор делится на три вида
1. Стабилизирующий отбор. Гибнут особи с минимальным и максимальным выражением признака. Отбор происходит в постоянных условиях среды. В ходе отбора сохраняется среднее значение признака.
2. Движущий отбор. Гибнут особи либо с минимальным, либо с максимальным значением признака. Отбор происходит в изменяющихся условиях среды. В ходе отбора происходит изменение среднего значения признака.
3. Разрывающий (дизруптивный отбор). Гибнут особи со средним значением признака. Отбор происходит в неоднородных (мозаичных) условиях среды. В ходе отбора образуется две группы с разным средним значением признака. Появление нескольких форм называется полиморфизмом.
Отличие естественного отбора от искусственного
| Сходство | Различие | ||
|
| Отбирающий фактор | ||
| Отбираемые признаки | |||
| Результат | |||
| Время возникновения | |||
| Скорость | |||
Естественный отбор в отличие от остальных факторов является направляющим фактором эволюции. Остальные действуют ненаправленно.
Адаптации – приспособления организмов к условиям среды.
Типы адаптаций:
1) морфологические (приспособления в строении);
2) физиологические (приспособления в процессах);
3) этологические (поведенческие).
Задания:
1) Приведите примеры адаптаций разных типов;
2) Докажите, что адаптации являются относительными.
Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических, биохимических, генетических признаков, скрещивающихся и дающих плодовитое потомство.
Признаки, по которым один вид отличается от другого, называются критериями вида. Выделяют следующие критерии:
1) Морфологический (по строению)
2) Кариотипический (по количеству и строению хромосом)
3) Репродуктивная изоляция (по возможности скрещиваться и давать плодовитое потомство);
4) Биохимический (по составу белков);
5) Физиолгический (по процессам в организме);
6) Географический (по характеристике ареала);
7) Экологический (по экологическим связям организма);
8) Этологический (по особенностям поведения).
Ни один из критериев вида не является абсолютным. Для отличия одного вида от другого нужно использовать все критерии в совокупности.
Видообразование – образование новых видов, превращение генетически открытых систем (популяций) в генетически закрытые (виды).
Выделяют аллопатрическое (в пределах разных территорий) и симпатрическое (в пределах одной территории) видообразование. Ключевой фактор аллопатрического видообразования – географическая изоляция, ключевой фактор симпатрического видообразования - экологическая изоляция. Пример аллопатрического видообразования – образование ели европейской и ели сибирской. Пример симпатрического видообразования – образование нескольких видов форели в озере Севан. Симпатрическое видообразование может также произойти в результате мутации, например, полиплоидии.
Эволюционные процессы, идущие в популяциях и ведущие к образованию новых видов, называются микроэволюцией.
Макроэволюция – это масштабные процессы, ведущие к образованию надвидовых систематических групп (родов, семейств, классов, типов).
Доказательства макроэволюции:
1). Палеонтологические – по ископаемым остаткам (переходные формы, палеонтологические ряды);
2). Сравнительно-анатомические (сопоставление строения современных форм):
а) изучение современных переходных форм (утконосы);
б) изучение рудиментов и атавизмов. Рудименты – неразвитые признаки предков, атавизмы – возврат к признакам предков у отдельных особей.
Задание. Сравнить рудименты и атавизмы.
| Параметры сравнения | Рудименты | Атавизмы |
| Распространение у организмов вида | ||
| Степень выраженности | ||
| Значение | ||
| Примеры у растений | ||
| Примеры у животных | ||
| Примеры у человека |
в) изучение гомологичных и аналогичных органов. Гомологичные органы – органы, имеющие одинаковое происхождение, выполняющие одинаковые или разные функции. Аналогичные органы – органы, имеющие разное происхождение, но выполняющие одинаковые функции.
Задание. Определить тип органов для пар:
1) жабры рака – жабры окуня; 2) глаз человека- глаз кальмара; 3) крыло летучей мыши – крыло птицы
3). Эмбриологические доказательства (на основании изучения зародышевого развития).
Закон К. Бэра (закон зародышевого сходства) – чем на более ранней стадии развития взяты зародыши позвоночных животных, тем они более сходны между собой.
Закон Геккеля-Мюллера (биогенетический закон) – онтогенез (индивидуальное развитие) есть краткое повторение филогенеза (исторического развития группы).
4). Биохимические доказательства – сопоставление химического состава организмов. Наиболее перспективна ДНК-гибридизация – сравнение ДНК видов, на основании которого можно определить степень родства.
5) Доказательства биогеографии – сравнение флоры и фауны материков или материков с островами. Изучение реликтов (сохранившихся видов вымерших групп)
Формы эволюции
1) филетическая эволюция – постепенное изменение группы без разделения (палеонтологический ряд лошади);
2) дивергенция – разделение группы на две и более (появление разных отрядов птиц);
3) конвергенция – появление сходства у неродственных групп в результате сходных приспособлений в одной среде (дельфины и акулы);
Направления эволюции
Ароморфоз – усложнение строения и физиологии организмов.
Идиоадаптация – развитие организмов в одной плоскости сложности путем приобретения небольших изменений.
Дегенерация – понижение уровня сложности (происходит у сидячих форм и паразитов).
Задание. Запишите признаки биологического прогресса (процветания группы) и биологического регресса (вымирания группы).
| Биологический прогресс | Биологический регресс | |
| Рождаемость | ||
| Смертность | ||
| Численность | ||
| Ареал | ||
| Число популяций | ||
| Число видов |
Какими из направлений эволюции группа может достигнуть биологического прогресса?
Закономерности эволюции
1) правило необратимости эволюции;
2) правило усиливающейся специализации;
3) правило происхождения от неспециализированных предков;
4) правило адаптивной радиации;
5) правило закономерной смены форм эволэции.
Теории происхождения жизни на Земле
Существует две группы научных теорий происхождения жизни.
1) теории абиогенеза (живое происходит из неживого);
- теория самопроизвольного зарождения (появление живого из неживого в любое время, в любом месте);
- теория биогеохимической эволюции Опарина
2) теории биогенеза (теории происхождения живого от живого).
- теория стационарного состояния (жизнь не возникала, а всегда существовала);
- теория панспермии теория (космического происхождения жизни).
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 592; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!