Evolusjonens drivkrefter. Evolusjonens drivkrefter: arvelig variasjon og naturlig utvalg Drivkreftene til evolusjonen er arvelig variasjon

Levende organismer er i stand til "kompenserende fenotypiske modifikasjoner", det vil si slike intravitale endringer som kompenserer for effekten av ulike skader (et typisk eksempel er regenerering). Denne evnen, som oppstår under evolusjon, kan i seg selv påvirke videre evolusjon, siden kompenserende modifikasjoner oppstår ikke bare som respons på skade, men også som respons på mutasjoner som forstyrrer det normale utviklingsforløpet til organismen. Kompenserende modifikasjoner kan bidra til konsolidering av slike mutasjoner, noe som fører til raske evolusjonære transformasjoner.

To typer variasjon. Biologisk evolusjon er basert på den berømte "darwinske triaden": arv, variasjon og utvalg. I dag ligger bak hvert av disse tre konseptene velutviklede, komplekse og svært detaljerte teorier, støttet av utallige fakta, eksperimenter og observasjoner. Langt fra å være statiske, fortsetter disse teoriene å utvikle seg raskt etter hvert som nye data dukker opp (og gamle blir forstått).

Når det gjelder variasjon, har evolusjonsbiologiens fokus tradisjonelt vært på såkalt arvelig (det vil si genetisk betinget) variasjon. Arvelig variasjon bestemmes av forskjeller i genotypen til individer, den overføres fra foreldre til avkom, og det er med dette at naturlig seleksjon "virker" direkte. Det er imidlertid også såkalt modifikasjonsvariabilitet, som ikke er arvelig i ordets strenge forstand. Modifikasjonsvariabilitet er en endring i struktur (fenotype) som oppstår som respons på endringer i forholdene organismen utvikler seg under (for et av de slående eksemplene, se notatet "En larve har blitt avlet som endrer farge når den varmes opp." "Elementer ”, 09.02.06).

Modifikasjonsvariabilitet er et av de naturfenomenene som eksisterer som med vilje for å forvirre teoretikere. En feilaktig forståelse av arten av modifikasjonsvariabilitet og dens årsak-virkning-forhold med den evolusjonære prosessen i fortiden førte ofte til ulike misforståelser og utilstrekkelige konklusjoner. Følgende nøkkelbestemmelser er for tiden generelt akseptert:

• Genotypen bestemmer ikke fenotypen som sådan, men reaksjonsnormen: et visst spekter av utviklingsmuligheter. Hvilken av disse mulighetene som vil bli realisert, avhenger ikke lenger av gener, men av forholdene der utviklingen av organismen vil skje. Fenotypevariasjoner innenfor reaksjonsnormen er modifikasjonsvariabilitet.
• Modifikasjoner er ikke arvet (de er ikke "skrevet" i gener), men evnen de går selvsagt i arv, dvs. er genetisk bestemt.
• Å modifisere variabilitet er ofte hensiktsmessig (adaptivt). For eksempel beskytter soling forårsaket av sollys oss mot de skadelige effektene av ultrafiolett stråling. Evnen til adaptive modifikasjoner "falt imidlertid ikke ut av himmelen" for oss. Det er ikke noe mystisk i det, det er ikke en manifestasjon av en eller annen uforståelig "naturens indre formål" eller et resultat av inngrep fra overnaturlige krefter. Evnen til adaptive modifikasjoner utvikler seg under påvirkning av utvalg, basert på konsolidering av visse arvelig endringer (mutasjoner), akkurat som alle andre adaptive egenskaper ved organismen.
• Evnen til modifikasjonsvariabilitet er på den ene siden et resultat av evolusjon, på den andre siden kan den i seg selv ha en betydelig innvirkning på evolusjonen. I artikkelen under diskusjon av N.N. Iordansky snakker vi om en av aspektene ved denne påvirkningen.

Den evolusjonære rollen til modifikasjonsvariabilitet. Allerede på slutten av 1800-tallet begynte noen biologer å tenke at evnen til modifikasjonsvariabilitet som oppstår under evolusjon (i vid forstand, inkludert evnen til livstidsendringer i atferd, læring osv.) kunne ha en omvendt effekt på forløpet av evolusjonsprosessen, og arten av denne påvirkningen kan variere.

På den ene siden kan evnen til adaptive modifikasjoner bremse utviklingen. Hvis en organisme, uten å endre genotype, kan tilpasse seg ulike livsbetingelser i løpet av livet, kan dette føre til en svekkelse av effekten av seleksjon når sistnevnte endres.

På den annen side kan denne evnen delvis forhåndsbestemme videre veier for evolusjonære transformasjoner. Hvis forholdene har endret seg "alvorlig og over lang tid", slik at organismer fra generasjon til generasjon må gjennomgå de samme modifikasjonstransformasjonene under utviklingen, kan dette føre til at mutasjoner fører til en streng genetisk "fiksering" av disse transformasjonene. vil bli støttet valg, og deretter vil modifikasjonen bli til en arvelig endring. I dette tilfellet kan illusjonen om Lamarcks "arv av en ervervet egenskap" oppstå. Dette fenomenet er kjent som "Baldwin-effekten" (se om det i notatet "Gener kontrollerer atferd, og atferd kontrollerer gener." "Elementer", 11/12/08). På denne måten kan for eksempel en eller annen ferdighet som et dyr har tilegnet seg i løpet av livet som følge av trening, til slutt bli til et arvelig instinkt. I tillegg skaper en ny oppførselsmåte - det spiller ingen rolle om den er instinktiv eller "bevisst", hovedsaken er at denne oppførselen reproduseres over mange generasjoner - nye seleksjonsvektorer og kan føre til fiksering av mutasjoner som "gjør livet lettere» nettopp med denne oppførselen. For eksempel førte utviklingen av husdyrhold til spredning av en spesifikk mutasjon i "husdyr" menneskelige populasjoner som lar voksne fordøye melkesukkeret laktose (opprinnelig hadde folk denne evnen bare i spedbarnsalderen). Nok en gang ser vi illusjonen av Lamarckian arv: våre forfedre brukte lang tid på å "trene" for å drikke melk som voksne, og til slutt ble "resultatene av trening" arvelige. Faktisk er mekanismen for denne evolusjonære endringen helt annerledes: endret atferd (drikking av melk fra husdyr) førte til at periodisk forekommende mutasjoner som deaktiverer mekanismen for å slå av (for å redde) syntesen av laktaseenzymet hos voksne sluttet å være skadelig og Tvert imot ble de nyttige. Personer med denne mutasjonen spiste bedre og etterlot seg flere avkom. Derfor begynte disse mutasjonene å spre seg i befolkningen i strengt samsvar med populasjonsgenetikkens lover.

Selv på begynnelsen av 1900-tallet ble det slått fast at for nesten enhver modifikasjon er det mulig å finne en mutasjon som vil føre til lignende fenotypiske konsekvenser, kun strengt bestemt, uavhengig av ytre forhold. Dette kalles "genokopieringsmodifikasjoner". Som N.N. Iordansky bemerker, er dette egentlig ikke overraskende. Genotypen bestemmer «reaksjonsnormen», dvs. et sett med mulige veier for individuell utvikling. Hvis det er varianter av ytre forhold som fører til valg av en av disse veiene, så kan det også være mutasjoner som vil gjøre denne veien til den eneste mulige (eller mest sannsynlige) uavhengig av ytre forhold. Til syvende og sist er modifikasjoner forårsaket av endringer i aktiviteten (uttrykket) av visse gener i visse celler i kroppen. Det er velkjent at endringer i genuttrykk kan være forårsaket av både fluktuasjoner i ytre forhold og mutasjoner. Den evolusjonære betydningen av "genokopi-modifikasjoner" er diskutert i detalj i verkene til Waddington, Kirpichnikov, Shishkin og andre evolusjonister; disse ideene brukes i Schmalhausens teori om stabilisering av seleksjon; til og med et forsøk ble gjort på å formulere en spesiell "epigenetisk evolusjonsteori" på dette grunnlaget.

Kompenserende modifikasjoner. N.N. Iordansky trekker oppmerksomhet til en spesiell gruppe adaptive modifikasjoner, nemlig kompenserende reaksjoner av organismer på ulike forstyrrelser av ontogenetiske prosesser og traumatiske skader på voksne organismer. For eksempel er det beskrevet mange tilfeller der amfibier, krypdyr, fugler eller pattedyr mistet en av lemmene sine, men kompenserte for virkningene av skaden gjennom atferdsendringer og lykkes med å få avkom år etter år. Det er gjentatte ganger observert fisk som har mistet halefinnen fullstendig (noen ganger sammen med en del av ryggraden), men som er i god fysisk form. Hos slike fisker vokser ofte rygg- og analfinnene tilbake, som dannes rundt det skadede området, noe som ligner på rygg- og ventralappene på halefinnen.

Dette tyder på at i naturlige biocenoser er ikke alltid kampen for eksistens og seleksjon så alvorlig. I alle fall er selektiv "survival of the fittest" en statistisk prosess, og skadde individer har ofte en sjanse til å overleve og til og med forlate avkom.

Hovedideen til N.N. Iordanskys artikkel er at evnen til kompenserende modifikasjoner kan føre til raske evolusjonære transformasjoner på grunn av det faktum at effekten av mange skadelige mutasjoner kan jevnes ut takket være kompenserende modifikasjoner. Som et resultat kan slike mutasjoner noen ganger vedvare og til og med spre seg over hele befolkningen. Faktum er at kompenserende modifikasjoner kan kompensere ikke bare for skader, men også for konsekvensene av skadelige mutasjoner.

La oss forestille oss at en fisk har en mutasjon, som et resultat av at den ikke utvikler en halefinne. Det er fullt mulig at under ontogeni av en slik fisk, vil den samme mekanismen for kompenserende modifikasjon som aktiveres når halen går tapt som følge av skade "fungere". Med andre ord vil rygg- og analfinnen begynne å vokse ut igjen og danne en slags tapt halefinne. Selvfølgelig vil dette føre til en alvorlig endring i strukturen til fisken. Men denne endringen vil ikke nødvendigvis være helt uforenlig med livet, fordi den er basert på en "hensiktsmessig" kompenserende modifikasjon, som har blitt forbedret ved seleksjon i millioner av tidligere generasjoner av fisk.

Kanskje det var slik solfisken og dens slektninger oppsto, hvis finnestruktur er veldig lik den som oppnås hos andre fisker som følge av det traumatiske tapet av halefinnen.

Dermed øker evnen til å gjennomgå kompenserende modifikasjoner sannsynligheten for fiksering av store mutasjoner, hvis evolusjonære betydning vanligvis anses å være ekstremt ubetydelig (fordi sannsynligheten for at en stor mutasjon vil være gunstig eller til og med ikke veldig skadelig) er ekstremt liten. . Men å ta hensyn til kompenserende modifikasjoner tvinger oss til å revurdere denne vurderingen av sannsynligheter.

N.N. Iordansky understreker at ideen han foreslår ikke er et argument for den såkalte. saltasjonistisk evolusjonsmodell. Saltasjonister ser salteringer (bråte endringer i struktur) som hovedmekanismen for evolusjon, og sikrer fremveksten av evolusjonære innovasjoner uten deltakelse av seleksjon. I motsetning til dette antyder N.N. Iordansky at store endringer i organismen som har oppstått gjennom mutasjoner "sammen med hyppigere forekommende små variasjoner kan tjene som elementært evolusjonært materiale som, under påvirkning av seleksjon, dannes nye tilpasninger og nye typer organisasjoner. ”

Det skal bemerkes at den evolusjonære rollen til kompenserende mekanismer (inkludert alle slags negative tilbakemeldinger) er tydelig manifestert på molekylærgenetisk nivå. Dette gjenspeiles i konseptet "evolusjonær sving", utviklet av N.A. Kolchanov og hans kolleger fra Novosibirsk Institute of Cytology and Genetics (se: N.A. Kolchanov, V.V. Suslov, K.V. Gunbin. Modellering av biologisk evolusjon: Regulatoriske genetiske systemer og koding av kompleksiteten til biologisk organisasjon). Ifølge forskere, i nettverk av intergene interaksjoner, som et resultat av virkningen av stabilisering av seleksjon under relativt konstante forhold, oppstår utviklingen av kompenserende mekanismer basert på prinsippet om negativ tilbakemelding. I hovedsak gir disse mekanismene muligheten for kompenserende modifikasjoner på molekylært nivå. De gjør systemet mer stabilt, bedre i stand til å kompensere for svingninger i ytre forhold. Men utviklingen av kompenserende mekanismer fører også til at mange mutasjoner som kan være skadelige og sette systemet ut av balanse faktisk ikke forårsaker skade, fordi effektene deres kompenseres på samme måte som ytre påvirkninger. Som et resultat blir slike mutasjoner ikke eliminert ved seleksjon og kan akkumuleres. Dette fortsetter til noen veldig store endringer (for eksempel en overgang til et nytt habitat) deaktiverer kompensasjonsmekanismene - og så kan det plutselig dukke opp "latente" mutasjoner, noe som fører til en eksplosiv økning i variabiliteten til organismer.

Dermed er evnen til kompenserende modifikasjoner som oppstår under evolusjon en viktig faktor som styrer (begrenser, "kanaler") mulige veier for videre evolusjon.

Arvelig variasjon

Tilfeldig (ikke-retningsbestemt) lagring av funksjoner

Befolkningsbølger- periodiske svingninger i befolkningsstørrelse. For eksempel: antall harer er ikke konstant, hvert 4. år er det mange av dem, så følger en nedgang i antall. Betydning: Under nedgang oppstår genetisk drift.

Genetisk drift: hvis befolkningen er veldig liten (på grunn av katastrofe, sykdom, nedgang i popbølgen), så vedvarer eller forsvinner egenskaper ved en tilfeldighet uavhengig av nytten.

Kamp for tilværelsen

Årsaken: Det blir født mange flere organismer enn det kan overleve, så det er ikke nok mat og territorium til dem alle.

Definisjon: helheten av relasjoner til en organisme med andre organismer og med miljøet.

Former:

• intraspesifikk (mellom individer av samme art),
• interspesifikk (mellom individer av forskjellige arter),
• med miljøforhold.

Den intraspesifikke regnes som den mest heftige.

Konsekvens: naturlig utvalg

Naturlig utvalg

Dette er den viktigste, ledende, styrende faktoren for evolusjonen, som fører til tilpasningsevne, til fremveksten av nye arter.

Isolasjon

Gradvis akkumulering av forskjeller mellom populasjoner isolert fra hverandre kan føre til at de ikke vil være i stand til å blande seg – det vil være biologisk inneslutning, vil to forskjellige visninger vises.

Typer isolasjon/spesiasjon:

• Geografisk - hvis det er en uoverstigelig barriere mellom bestander - et fjell, elv eller en veldig stor avstand (oppstår med rask utvidelse av rekkevidden). For eksempel sibirsk lerk (i Sibir) og daurisk lerk (i Fjernøsten).
• Økologisk - hvis to populasjoner lever i samme territorium (innenfor samme område), men ikke kan krysses. For eksempel lever forskjellige bestander av ørret i Sevansjøen, men de går til forskjellige elver som renner inn i denne innsjøen for å gyte.

Sett inn de manglende termene fra den foreslåtte listen i teksten "Svingninger i antall individer", bruk numeriske notasjoner for dette. Antall individer i populasjoner er ikke konstant. Dens periodiske oscillasjoner kalles (A). Deres betydning for evolusjonen ligger i det faktum at etter hvert som befolkningen vokser, øker antallet mutante individer like mange ganger som antallet individer øker. Hvis antallet individer i en populasjon synker, blir den (B) mindre mangfoldig. I dette tilfellet, som et resultat av (B), kan individer med visse (D) forsvinne fra den.
1) befolkningsbølge
2) kamp for tilværelsen
3) variasjon
4) genpool
5) naturlig utvalg
6) genotype
7) fenotype
8) arv

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. Kombinativ variasjon omtales som
1) drivkreftene til evolusjonen
2) utviklingsretninger
3) resultatene av evolusjonen
4) stadier av evolusjon

Svar

1. Etablere sekvensen for dannelsen av tilpasninger i en plantepopulasjon under evolusjonsprosessen. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) konsolidering av en ny egenskap ved å stabilisere seleksjon
2) virkningen av den drivende seleksjonsformen på individer i befolkningen
3) endring i genotypene til individer i populasjonen under nye forhold
4) endring i habitatforholdene til befolkningen

Svar

2. Etablere sekvensen for dannelsen av planteegnethet i utviklingsprosessen. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) reproduksjon av individer med nyttige endringer
2) forekomsten av ulike mutasjoner i befolkningen
3) kamp for tilværelsen
4) bevaring av individer med arvelige endringer nyttige for gitte miljøforhold

Svar

3. Etablere sekvensen av mikroevolusjonsprosesser. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) handlingen til å kjøre valg
2) utseendet til fordelaktige mutasjoner
3) reproduktiv isolasjon av populasjoner
4) kamp for tilværelsen
5) dannelse av en underart

Svar

4. Etablere handlingsrekkefølgen til evolusjonens drivkrefter. Skriv ned tallene de er angitt under.
1) kamp for tilværelsen
2) reproduksjon av individer med nyttige endringer
3) utseendet til ulike arvelige endringer i befolkningen
4) bevaring av overveiende individer med arvelige endringer som er nyttige under gitte miljøforhold
5) dannelse av tilpasning til miljøet

Svar

5. Etablere dannelsesrekkefølgen for bestanden av den mørkfargede bjørkemøllsommerfuglen i forurensede industriområder.
1) utseendet til forskjellig fargede sommerfugler i avkommet
2) en økning i antall sommerfugler med mørkere farger
3) bevaring som følge av naturlig utvalg av sommerfugler med mørke farger og død med lyse farger
4) fremveksten av en populasjon av mørkfargede sommerfugler

Svar

6n. Etablere sekvensen av prosesser under spesifisering. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) fordeling av nyttige egenskaper i isolerte populasjoner
2) naturlig utvalg av individer med nyttige egenskaper i isolerte populasjoner
3) brudd på artens utbredelse på grunn av endringer i relieff
4) fremveksten av nye egenskaper i isolerte populasjoner
5) dannelse av nye underarter

Svar

1. Angi sekvensen av prosesser for geografisk spesifikasjon. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen
1) fordeling av en egenskap i en populasjon
2) utseendet av mutasjoner i nye levekår
3) romlig isolasjon av populasjoner
4) utvalg av personer med nyttige endringer
5) dannelse av en ny art

Svar

2. Bestem sekvensen av prosesser som er karakteristiske for geografisk spesifikasjon
1) dannelse av en populasjon med en ny genpool
2) utseendet til en geografisk barriere mellom populasjoner
3) naturlig utvalg av individer med egenskaper tilpasset gitte forhold
4) utseendet til individer med nye egenskaper i en isolert populasjon

Svar

3. Angi sekvensen av prosesser under geografisk spesifikasjon
1) akkumulering av mutasjoner under nye forhold
2) territoriell isolasjon av befolkningen
3) reproduktiv isolasjon
4) dannelse av en ny art

Svar

4. Angi rekkefølgen av stadier av geografisk art
1) divergens av egenskaper i isolerte populasjoner
2) reproduktiv isolasjon av populasjoner
3) fremveksten av fysiske barrierer i området til den opprinnelige arten
4) fremveksten av nye arter
5) dannelse av isolerte populasjoner

Svar

5. Etablere sekvensen av stadier av geografisk art. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) utseendet av nye tilfeldige mutasjoner i populasjoner
2) territoriell isolasjon av en bestand av en art
3) endring i genpoolen til befolkningen
4) bevaring ved naturlig utvalg av individer med nye egenskaper
5) reproduktiv isolasjon av bestander og dannelse av en ny art

Svar

Etablere sekvensen av stadier av økologisk arting. Skriv ned den tilsvarende tallrekkefølgen.
1) økologisk isolasjon mellom bestander
2) biologisk (reproduktiv) isolasjon
3) naturlig utvalg i nye miljøforhold
4) fremveksten av økologiske raser (økotyper)
5) fremveksten av nye arter
6) utvikling av nye økologiske nisjer

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. I økologisk art, i motsetning til geografisk art, oppstår en ny art
1) som følge av kollapsen av det opprinnelige området
2) innenfor det gamle området
3) som et resultat av utvidelse av det opprinnelige området
4) på ​​grunn av genetisk drift

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. En evolusjonær faktor som bidrar til akkumulering av ulike mutasjoner i en populasjon er
1) intraspesifikk kamp
2) interspesifikk kamp
3) geografisk isolasjon
4) begrensende faktor

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. Arvelig variasjon i evolusjonsprosessen
1) fikser det opprettede attributtet
2) er et resultat av naturlig utvalg
3) leverer materiale for naturlig utvalg
4) velger tilpassede organismer

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. Et eksempel på økologisk artsdannelse
1) Sibirsk og Daurisk lerk
2) hvit hare og brun hare
3) Europeisk og Altai ekorn
4) bestander av Sevan-ørret

Svar

Velg tre riktige svar av seks og skriv ned tallene de er angitt under. Angi egenskapene som karakteriserer naturlig utvalg som drivkraften i evolusjonen
1) Kilde til evolusjonært materiale
2) Gir en reserve av arvelig variasjon
3) Objektet er fenotypen til et individ
4) Gir utvalg av genotyper
5) Retningsfaktor
6) Tilfeldig faktor

Svar

1. Etabler samsvar mellom prosessen som skjer i naturen og formen for kamp for tilværelsen: 1) intraspesifikk, 2) interspesifikk
A) konkurranse mellom individer i en befolkning om territorium
B) bruk av en type av en annen
B) konkurranse mellom individer om kvinnen
D) forskyvning av en svart rotte med en grå rotte
D) predasjon

Svar

2. Etabler samsvar mellom et eksempel på kampen for tilværelsen og formen som denne kampen tilhører: 1) intraspesifikk, 2) interspesifikk. Skriv nummer 1 og 2 i riktig rekkefølge.
A) identifikasjon av hekkeplasser i skogen ved korsnebb
B) storfebendelormen bruker storfe som habitat
B) konkurranse mellom menn om dominans
D) forskyvning av en svart rotte med en grå rotte
D) revejakt på voles

Svar

3. Etabler samsvar mellom eksempler og typer kamp for tilværelsen: 1) intraspesifikk, 2) interspesifikk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) forskyvning av en svart rotte av en grå rotte
B) oppførsel av hannelg i paringstiden
B) revejaktmus
D) vekst av rødbetefrøplanter av samme alder i ett bed
D) oppførselen til en gjøk i reiret til en annen fugl
E) rivalisering mellom løver i samme stolthet

Svar

4. Etabler samsvar mellom prosessene som skjer i naturen og formene for kamp for tilværelsen: 1) interspesifikk, 2) intraspesifikk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) markering av territorium av en mannlig åkermus
B) parring av tjurhann i skogen
C) inhibering av frøplanter av kulturplanter av ugress
D) konkurranse om lys mellom grantrær i skogen
D) predasjon
E) forskyvning av den svarte kakerlakken av den røde

Svar

1. Etablere samsvar mellom årsaken til artsdannelse og metoden: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv nummer 1 og 2 i riktig rekkefølge.
A) utvidelse av rekkevidden til den opprinnelige arten
B) stabilitet av rekkevidden til den opprinnelige arten
C) inndeling av artens utbredelse etter ulike barrierer
D) mangfold av variasjoner av individer innenfor området
D) mangfold av naturtyper innenfor et stabilt område

Svar

2. Etablere en samsvar mellom egenskapene til artsdannelse og deres metoder: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) isolasjon av bestander på grunn av en vannbarriere
B) isolasjon av populasjoner på grunn av forskjellig tidspunkt for reproduksjon
B) isolasjon av bestander på grunn av fremveksten av fjell
D) isolasjon av bestander på grunn av store avstander
D) isolasjon av populasjoner innenfor området

Svar

3. Etablere samsvar mellom mekanismene (eksempler) og metodene for spesifikasjon: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) utvidelse av rekkevidden til den opprinnelige arten
B) bevaring av et enkelt opprinnelig utvalg av arten
C) utseendet til to måkearter i Nord- og Østersjøen
D) dannelse av nye habitater innenfor det opprinnelige området
E) tilstedeværelsen av bestander av Sevan-ørret som er forskjellige i gyteperioder

Svar

4. Etablere samsvar mellom egenskapene og metodene for spesifikasjon: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) langsiktig utholdenhet av eksistensen av rekkevidden til den opprinnelige arten
B) deling av rekkevidden til den opprinnelige arten med en uoverkommelig barriere
C) ulike matspesialiseringer innenfor det opprinnelige sortimentet
D) inndeling av området i flere isolerte deler
D) utvikling av ulike naturtyper innenfor det opprinnelige området
E) isolasjon av populasjoner på grunn av forskjellig tidspunkt for reproduksjon

Svar

5. Etablere samsvar mellom egenskapene og metodene for spesifikasjon: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv tallene 1 og 2 i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
A) habitatstabilitet
B) fremveksten av fysiske barrierer
C) fremveksten av populasjoner med ulike reproduksjonsperioder
D) isolasjon av bestander i skogen ved vei
D) rekkeviddeutvidelse

Svar

1. Velg tre setninger fra teksten som beskriver den økologiske metoden for artsdannelse i utviklingen av den organiske verden. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Reproduktiv isolasjon forårsaker mikroevolusjon. (2) Fri kryssing gir mulighet for utveksling av gener mellom populasjoner. (3) Reproduktiv isolasjon av populasjoner kan forekomme innenfor samme område av ulike årsaker. (4) Isolerte populasjoner med forskjellige mutasjoner tilpasser seg forholdene til forskjellige økologiske nisjer innenfor det førstnevnte området. (5) Et eksempel på slik artsdannelse er dannelsen av ranunkelarter som har tilpasset seg livet i åker, eng og skog. (6) Arten fungerer som det minste genetisk stabile supraorganismesystemet i levende natur.

Svar

2. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver prosessene for økologisk arting. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Under spesiasjon deles rekkevidden til en art inn i fragmenter. (2) Det er flere bestander i Sevansjøen, som er forskjellige i gyteperioder. (3) Spesiasjon kan være assosiert med en endring i den økologiske nisjen til en art. (4) Hvis polyploide former er mer levedyktige enn diploide former, kan de gi opphav til en ny art. (5) Flere arter av meiser lever i Moskva og Moskva-regionen, og er forskjellige når det gjelder metoder for å skaffe mat.

Svar

3. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver økologiske arter. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Arter i naturen eksisterer i form av separate populasjoner. (2) På grunn av akkumulering av mutasjoner kan det dannes en populasjon under endrede forhold i det opprinnelige området. (3) Noen ganger er mikroevolusjon assosiert med en gradvis utvidelse av rekkevidden. (4) Naturlig utvalg konsoliderer vedvarende forskjeller mellom planter av forskjellige populasjoner av samme art, som okkuperer samme habitat, men som vokser i en tørr eng eller i en elvflomslette. (5) På denne måten ble for eksempel typene ranunkler som vokser i skog, enger og langs elvebredder dannet. (6) Romslig isolasjon forårsaket av fjellbygging kan være en faktor i artsdannelse.

Svar

4. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver økologiske arter. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Spesifikasjoner kan forekomme innenfor et enkelt sammenhengende område hvis organismer bor i forskjellige økologiske nisjer. (2) Årsakene til artsdannelse er uoverensstemmelser i tidspunktet for reproduksjon i organismer, overgang til ny mat uten å endre habitatet. (3) Et eksempel på artsdannelse er dannelsen av to underarter av den større ranglen som vokser i samme eng. (4) Romlig isolasjon av grupper av organismer kan oppstå når rekkevidden utvides og populasjonen går inn i nye forhold. (5) Som et resultat av tilpasninger ble det dannet sørasiatiske og eurasiske underarter av lompmeis. (6) Som et resultat av isolasjon ble det dannet endemiske øyarter av dyr.

Svar

5. Les teksten. Velg tre setninger som passer til beskrivelsen av økologiske arter. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Resultatet av virkningen av evolusjonens drivkrefter er spredningen av arten til nye områder. (2) Spesifikasjoner kan være forbundet med utvidelse av rekkevidden til den opprinnelige arten. (3) Noen ganger oppstår det som et resultat av brudd på det opprinnelige utbredelsesområdet til en art av fysiske barrierer (fjell, elver, etc.) (4) Nye arter kan mestre spesifikke livsbetingelser. (5) Som et resultat av matspesialisering ble det dannet flere arter av meiser. (6) For eksempel lever talgmeis av store insekter, og tusemeisen spiser frøene til bartrær.

Svar

1. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver egenskapene til geografisk art. Skriv ned tallene som de valgte utsagnene er angitt under. (1) Assosiert med romlig isolasjon på grunn av rekkeviddeutvidelse eller fragmentering, samt menneskelig aktivitet. (2) Oppstår ved en rask økning i kromosomsettet til individer under påvirkning av mutagene faktorer eller feil i celledelingsprosessen. (3) Forekommer oftere hos planter enn hos dyr. (4) Oppstår gjennom spredning av individer til nye territorier. (5) Under ulike livsbetingelser dannes økologiske raser, som blir forfedre til nye arter. (6) Polyploide levedyktige former kan gi opphav til en ny art og fullstendig fortrenge en diploid art fra dens utbredelsesområde.

Svar

2. Velg tre setninger fra teksten som karakteriserer den geografiske metoden for artsdannelse i utviklingen av den organiske verden. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Utveksling av gener mellom populasjoner under reproduksjon av individer bevarer artens integritet. (2) Hvis reproduktiv isolasjon oppstår, blir kryssing umulig og befolkningen tar veien til mikroevolusjon. (3) Reproduktiv isolasjon av populasjoner skjer når fysiske barrierer oppstår. (4) Isolerte populasjoner utvider sitt utvalg ved å opprettholde tilpasninger til nye levekår. (5) Et eksempel på slik artsdannelse er dannelsen av tre underarter av stormeis, som koloniserte territoriene i østlige, sørlige og vestlige Asia. (6) Arten fungerer som det minste genetisk stabile supraorganismesystemet i levende natur.

Svar

3. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver geografisk art. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Spesifikasjoner er et resultat av naturlig utvalg. (2) En av årsakene til artsdannelse er uoverensstemmelsen i tidspunktet for reproduksjon av organismer og forekomsten av reproduktiv isolasjon. (3) Et eksempel på artsdannelse er dannelsen av to underarter av den større ranglen som vokser i samme eng. (4) Romlig isolasjon av grupper av organismer kan være ledsaget av utvidelse av rekkevidden, der populasjoner befinner seg i nye forhold. (5) Som et resultat av tilpasninger ble det dannet sørasiatiske og eurasiske underarter av lompmeis. (6) Som et resultat av isolasjon ble det dannet endemiske øyarter av dyr.

Svar

4. Les teksten. Velg tre setninger som beskriver geografisk art. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) En art i naturen okkuperer et bestemt område og eksisterer i form av separate populasjoner. (2) På grunn av akkumulering av mutasjoner kan det dannes en populasjon med en ny genpool innenfor det opprinnelige området. (3) Utvidelse av artens utbredelse fører til fremveksten av isolerte nye populasjoner ved dens grenser. (4) Innenfor de nye grensene for området, konsoliderer naturlig utvalg vedvarende forskjeller mellom romlig adskilte populasjoner. (5) Fri avling mellom individer av samme art forstyrres som følge av opptreden av fjellbarrierer. (6) Spesifikasjonen er gradvis.

Svar

Velg tre riktige svar av seks og skriv ned tallene de er angitt under. Prosessene som fører til dannelsen av nye arter i naturen inkluderer
1) mitotisk celledeling
2) krampaktig mutasjonsprosess

4) geografisk isolasjon
5) aseksuell reproduksjon av individer
6) naturlig utvalg

Svar

Etabler samsvar mellom eksemplet og spesifikasjonsmetoden som dette eksemplet illustrerer: 1) geografisk, 2) økologisk. Skriv nummer 1 og 2 i riktig rekkefølge.
A) habitatet til to populasjoner av vanlig abbor i kystsonen og på store dyp av innsjøen
B) habitatet til ulike bestander av svarttrost i tette skoger og nær menneskelig bolig
C) desintegrering av mai-liljekonvall-området til isolerte områder på grunn av istid
D) dannelsen av ulike typer pupper basert på matspesialisering
D) dannelsen av dahurisk lerk som et resultat av utvidelsen av rekkevidden av sibirsk lerk mot øst

Svar

Velg tre alternativer. Under påvirkning av hvilke evolusjonsfaktorer skjer prosessen med økologisk artsdannelse?
1) modifikasjonsvariabilitet
2) kondisjon
3) naturlig utvalg
4) mutasjonsvariabilitet
5) kamp for tilværelsen
6) konvergens

Svar

Velg tre alternativer. Hvilke faktorer er drivkreftene i evolusjonen?
1) modifikasjonsvariabilitet
2) mutasjonsprosess
3) naturlig utvalg
4) organismers tilpasningsevne til miljøet
5) befolkningsbølger
6) abiotiske miljøfaktorer

Svar

1) krysse over
2) mutasjonsprosess
3) modifikasjonsvariabilitet
4) isolasjon
5) mangfold av arter
6) naturlig utvalg

Svar

Velg tre alternativer. Evolusjonens drivkrefter inkluderer
1) isolasjon av individer
2) organismers tilpasningsevne til miljøet
3) mangfold av arter
4) mutasjonsvariabilitet
5) naturlig utvalg
6) biologisk fremgang

Svar

Les teksten. Velg tre setninger som indikerer evolusjonens drivkrefter. Skriv ned tallene de er angitt under. (1) Den syntetiske evolusjonsteorien sier at arter lever i populasjoner der evolusjonære prosesser starter. (2) Det er i populasjoner den mest intense kampen for tilværelsen observeres. (3) Som et resultat av mutasjonsvariabilitet oppstår gradvis nye egenskaper. Inkludert tilpasninger til miljøforhold - idiotilpasninger. (4) Denne prosessen med gradvis fremvekst og oppbevaring av nye karakterer under påvirkning av naturlig utvalg, som fører til dannelsen av nye arter, kalles divergens. (5) Dannelsen av nye store taxa skjer gjennom aromorfose og degenerasjon. Det siste fører også til biologisk fremgang av organismer. (6) Dermed er populasjonen den første enheten der de viktigste evolusjonære prosessene skjer - endringer i genpoolen, utseendet av nye egenskaper, fremveksten av tilpasninger.

Svar

Etablere samsvar mellom faktorene for artsdannelse og metoden: 1) geografisk, 2) økologisk, 3) hybridogen. Skriv tallene 1-3 i riktig rekkefølge.
A) polyploidisering av hybrider fra innavl
B) forskjeller i habitater
B) inndeling av området i fragmenter
D) habitatet til forskjellige typer liljekonvaller i Europa og Fjernøsten
D) matspesialisering

Svar

Analyser tabellen "Kamp for eksistens". For hver celle med bokstaver, velg den aktuelle termen fra listen. Skriv ned de valgte tallene i rekkefølgen som tilsvarer bokstavene.
1) bekjempe miljøforhold
2) begrensede naturressurser
3) bekjempe ugunstige forhold
4) ulike økologiske kriterier for arten
5) måker i kolonier
6) hanner i paringstiden
7) bjørk og tinder
8) behovet for å velge en seksuell partner

Svar

Velg ett, det mest riktige alternativet. Separasjon av bestander av samme art i henhold til tidspunktet for reproduksjon kan føre til
1) befolkningsbølger
2) konvergens av funksjoner
3) intensivering av interartskamp
4) økologisk artsdannelse

Svar

Velg to setninger som indikerer prosesser som IKKE er relatert til den intraspesifikke kampen for tilværelsen. Skriv ned tallene de er angitt under.
1) Konkurranse mellom ulver av samme bestand om byttedyr
2) Kampen om maten mellom grå- og svartrotter
3) Ødeleggelse av ungdyr med for stor bestandsstørrelse
4) Kampen om dominans i en ulveflokk
5) Reduksjon av blader i enkelte ørkenplanter

Svar

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Darwin anså kunstig seleksjon for å være hovedmekanismen ansvarlig for fremveksten og mangfoldet av dyrkede planter og husdyr. I prosessen med å studere kunstig utvalg, kom forskeren til ideen om at et lignende fenomen eksisterer i naturen. Hva er drivkreftene bak utviklingen av arter? Darwin så svaret på dette spørsmålet i to komponenter.

For det første påpekte han tilstedeværelsen av usikker (individuell) variasjon av organismer i deres naturlige habitat.

Darwin bestemte tilstedeværelsen av individuell variasjon i naturen basert på en rekke fakta. Bier skiller for eksempel bier fra sine egne og nærliggende bikuber. Planter dyrket fra eikenøtter til ett eiketre er forskjellige i mange små ytre trekk, etc.

For det andre kom Darwin til den konklusjon at egnetheten til ville arter, i likhet med kultiverte former, er et resultat av seleksjon. Men dette utvalget er ikke gjort av mennesker, men av miljøet. Individuell variasjon i naturen er materiale for seleksjon. Akkurat som dyreraser og plantevarianter er hensiktsmessig tilpasset menneskelige behov, tilpasser arter seg til livet under visse miljøforhold.

Som allerede nevnt, har organismer en tendens til å reprodusere eksponentielt. Imidlertid overlever ikke alle fødte individer til seksuell modenhet. Årsakene til dette er varierte. Organismers død kan observeres fra mangel på matressurser, ugunstige miljøfaktorer, sykdommer, fiender osv. På bakgrunn av dette kom Darwin til den konklusjon at det er en konstant kamp for tilværelsen mellom organismer i naturen.

Kampen for tilværelsen er et sett av mangfoldige og komplekse interaksjoner mellom organismer med hverandre og med miljøforholdene rundt dem.

Darwin identifiserte tre former for kamp for tilværelsen: intraspesifikk, interspesifikk og kamp mot ugunstige miljøforhold.

Intraspesifikk kamp- forhold mellom individer av samme art. Darwin anså intraspesifikk kamp for å være den mest intense. Naturligvis har organismer som tilhører samme art tilsvarende krav til mat, yngleforhold, tilfluktsrom osv. En slik kamp er mest akutt med en betydelig økning i antall individer av arten og en forverring av levekårene. Dette fører til at noen individer dør eller at de blir eliminert fra reproduksjon. For eksempel manifesterer intraspesifikk kamp seg i form av konkurranse om hekkeplasser hos fugler eller om en seksuell partner hos dyr av samme art. Spirede frø av planter, som bjørk, dør ofte fordi jorda allerede er tett bevokst med frøplanter av samme art. Unge frøplanter opplever mangel på lys, næring osv. I melbillen fører overskridelse av det tillatte antallet individer per enhet matsubstrat til forstyrrelse av seksuelle sykluser og kannibalisme.

Bekjempe ugunstige miljøforhold- overlevelse av de mest tilpassede individene, populasjonene og artene under endrede forhold av livløs natur. Denne formen for kontroll er mer akutt når noen av de abiotiske miljøfaktorene er i mangel eller overskudd. Slike situasjoner oppstår under alvorlig tørke, flom, frost, branner, vulkanutbrudd, etc. For eksempel i ørkener er kampen for eksistens blant planter rettet mot økonomisk forbruk av fuktighet. Som et resultat har noen planter utviklet tilpasninger i form av kjøttfulle blader eller stilker for lagring av vann. Andre har tornede blader for å redusere fordampning, dypt penetrerende røtter for å bruke grunnvann osv. Et annet eksempel på å bekjempe ugunstige miljøforhold er trekkfuglers trekk til varme land når kaldt vær setter inn.

Det naturlige resultatet av alle former for kamp er en nedgang i antallet av de minst tilpassede individene fra generasjon til generasjon. Dette skyldes både deres umiddelbare død og det mindre antallet avkom som produseres. På den annen side øker flere tilpassede individer antallet. Samtidig tar de i hver neste generasjon bort fra de mindre tilpassede mer og mer ressurser som er nødvendige for livet. Dette fører gradvis til fullstendig forskyvning av sistnevnte fra biotopen. Darwin kalte denne prosessen, som stadig skjer i naturen, for naturlig utvalg.

I følge Darwin er naturlig utvalg prosessen med overlevelse og reproduksjon av individer som er mest tilpasset levekår og døden til de som er mindre tilpasset.

Seleksjon skjer kontinuerlig over en rekke generasjoner og bevarer hovedsakelig de formene som er mest tilpasset gitte miljøforhold. Naturlig utvalg og kampen for tilværelsen henger uløselig sammen og er drivkreftene i artenes utvikling. Disse drivkreftene bidrar til forbedring av organismer, noe som resulterer i deres tilpasningsevne til miljøet og mangfoldet av arter i naturen.

Hovedresultater av evolusjon

I følge Darwin er resultatene av evolusjonen organismenes tilpasningsevne til miljøet og mangfoldet av arter i naturen. Fitness- et sett med tilpasninger (trekk ved den ytre og indre strukturen og oppførselen til organismer) som gir en gitt art en fordel i å overleve og etterlate avkom under visse miljøforhold.

Variasjon av arter- det andre viktige resultatet av evolusjonen. For det første fører ubestemt variabilitet og den naturlige seleksjonen som foregår på grunnlag av den til en rekke forhold mellom organismer. For det andre er planeten vår preget av mange biotoper som er forskjellige i styrken til miljøfaktorer. Basert på ovenstående dannes mangfoldet av arter i naturen. I dette tilfellet får de mest organiserte og tilpassede miljøforholdene en fordel. Darwin la vekt på at den samtidige eksistensen av arter av levende organismer med ulike organisasjonsnivåer forklares av det faktum at deres utvikling forløp samtidig i flere retninger.

Kampen for tilværelsen er et sett av mangfoldige og komplekse interaksjoner mellom organismer med hverandre og med miljøforholdene rundt dem. Konsekvensen av kampen for tilværelsen er naturlig utvalg. Som et resultat av virkningen av naturlig utvalg oppnås hovedresultatene av evolusjon: egnetheten til organismer og mangfoldet av arter i naturen.

Spørsmål 1

De viktigste drivkreftene (faktorene) i evolusjonsprosessen, ifølge Charles Darwin, er individers arvelige variabilitet, kampen for eksistens og naturlig utvalg. For tiden har forskning innen evolusjonsbiologi bekreftet gyldigheten av denne uttalelsen og har identifisert en rekke andre faktorer som spiller en viktig rolle i evolusjonsprosessen.

Flere engelske naturforskere kom til ideen om eksistensen av naturlig utvalg uavhengig av hverandre og nesten samtidig: V.

Wells (1813), P. Matthew (1831), E. Blythe (1835, 1837), A. Wallace (1858), C. Darwin (1858, 1859); men bare Darwin var i stand til å avsløre betydningen av dette fenomenet som hovedfaktoren i evolusjon og skapte teorien om naturlig utvalg. I motsetning til kunstig seleksjon utført av mennesker, bestemmes naturlig seleksjon av miljøets påvirkning på organismer.

I følge Darwin er naturlig utvalg "overlevelsen av de sterkeste" organismer, som et resultat av at evolusjon skjer på grunnlag av usikker arvelig variasjon over en rekke generasjoner.

Naturlig utvalg er evolusjonens viktigste drivkraft, og enhver type levende organisme som noen gang har levd på jorden ble på en eller annen måte dannet under påvirkning av naturlig utvalg

Evolusjonsteori sier at hver art utvikler seg og endrer seg målrettet for best mulig å tilpasse seg sitt miljø.

I løpet av evolusjonsprosessen fikk mange arter av insekter og fisk beskyttende farger, pinnsvinet ble usårlig takket være nålene, og mennesket ble eier av et veldig komplekst nervesystem.

Vi kan si at evolusjon er prosessen med optimalisering av alle levende organismer og hovedmekanismen for evolusjon er naturlig utvalg. Dens essens er at mer tilpassede individer har flere muligheter for overlevelse og reproduksjon og derfor produserer flere avkom enn dårlig tilpassede individer.

Dessuten, takket være overføring av genetisk informasjon ( genetisk arv) etterkommere arver sine grunnleggende egenskaper fra foreldrene. Dermed vil også etterkommerne til sterke individer være relativt godt tilpasset, og deres andel av den totale individmassen vil øke.

Etter en endring på flere titalls eller hundrevis av generasjoner, øker den gjennomsnittlige egnetheten til individer av en gitt art merkbart.

Naturlig utvalg skjer automatisk. Fra generasjon til generasjon gjennomgår alle levende organismer strenge tester i alle de minste detaljene i strukturen deres og funksjonen til alle deres systemer under en rekke forhold.

Bare de som består denne testen blir valgt ut og gir opphav til neste generasjon. Darwin skrev: «Naturlig utvalg undersøker daglig og hver time over hele verden de minste variasjonene, forkaster de dårlige, bevarer og legger sammen de gode, arbeider stille og umerkelig, uansett hvor og når muligheten byr seg, for å forbedre ethvert organisk vesen i forhold til forholdene hans liv, organisk og uorganisk.

Vi merker ingenting til disse langsomme endringene i utviklingen før tidens hånd markerer de forløpne århundrene.»

Dermed er naturlig utvalg den eneste faktoren som sikrer tilpasning av alle levende organismer til stadig skiftende miljøforhold og regulerer de harmoniske interaksjonene mellom gener i hver organisme.

Spørsmål 2

Enhver celle, som ethvert levende system, til tross for de kontinuerlige prosessene med forfall og syntese, inntak og frigjøring av forskjellige kjemiske forbindelser, har den iboende evnen til å opprettholde sin sammensetning og alle dens egenskaper på et relativt konstant nivå.

Denne konstansen bevares bare i levende celler, og når de dør, brytes den veldig raskt.

Den høye stabiliteten til levende systemer kan ikke forklares med egenskapene til materialene de er bygget av, siden proteiner, fett og karbohydrater har liten stabilitet.

Stabiliteten til celler (så vel som andre levende systemer) opprettholdes aktivt som et resultat av komplekse prosesser med selvregulering eller autoregulering.

Grunnlaget for reguleringen av celleaktivitet er informasjonsprosesser, dvs. prosesser der kommunikasjon mellom individuelle lenker i systemet utføres ved hjelp av signaler. Et signal er en endring som skjer i en eller annen kobling i systemet.

Som svar på signalet startes en prosess, som et resultat av at den resulterende endringen elimineres. Når den normale tilstanden til systemet er gjenopprettet, fungerer dette som et nytt signal for å stenge prosessen.

Hvordan fungerer cellesignalsystemet, hvordan sikrer det autoreguleringsprosesser i det? Mottak av signaler inne i cellen utføres av dens enzymer. Enzymer, som de fleste proteiner, har en ustabil struktur. Under påvirkning av en rekke faktorer, inkludert mange kjemiske midler, forstyrres strukturen til enzymet og dets katalytiske aktivitet går tapt.

Denne endringen er vanligvis reversibel, dvs. etter å ha eliminert den aktive faktoren, går strukturen til enzymet tilbake til normal og dets katalytiske funksjon gjenopprettes.

Som et resultat av denne interaksjonen deformeres strukturen til enzymet og dets katalytiske aktivitet går tapt.

Spørsmål 3

Kunstig mutagenese er en ny viktig kilde for å lage utgangsmateriale i planteforedling. Kunstig induserte mutasjoner er utgangsmaterialet for å oppnå nye varianter av planter, mikroorganismer og, mindre vanlig, dyr.

Mutasjoner fører til fremveksten av nye arvelige egenskaper, fra hvilke oppdrettere velger de egenskapene som er gunstige for mennesker.

I naturen observeres mutasjoner relativt sjelden, så oppdrettere bruker mye kunstige mutasjoner. Påvirkninger som øker hyppigheten av mutasjoner kalles mutagene. Frekvensen av mutasjoner økes av ultrafiolett og røntgenstråler, samt kjemikalier som virker på DNA eller apparatet som sørger for deling.

Betydningen av eksperimentell mutagenese for planteavl ble ikke umiddelbart forstått.

L. Stadler, som var den første som fikk kunstige mutasjoner i kulturplanter under påvirkning av røntgenstråler i 1928, mente at de ikke ville ha noen betydning for praktisk seleksjon.

Han konkluderte med at sannsynligheten for eksperimentelt å oppnå endringer gjennom mutagenese som ville være overlegen formene som finnes i naturen er ubetydelig. Mange andre forskere hadde også en negativ holdning til mutagenese.

A. A. Sapegin og L. N. Delaunay var de første forskerne som viste betydningen av kunstige mutasjoner for planteavl.

I deres eksperimenter utført i 1928-1932. i Odessa og Kharkov ble en rekke økonomisk nyttige mutantformer oppnådd i hvete. I 1934 publiserte A. A. Sapegin artikkelen "Røntgenmutasjon som kilde til nye former for landbruksplanter", som indikerte nye måter å lage kildemateriale i planteavl basert på bruk av ioniserende stråling.

Men selv etter dette fortsatte bruken av eksperimentell mutagenese i planteforedling å bli sett negativt på i lang tid.

Det var først på slutten av 50-tallet at det ble vist økt interesse for problemet med bruk av eksperimentell mutagenese i avl. Det var for det første assosiert med store suksesser innen kjernefysikk og kjemi, som gjorde det mulig å bruke ulike kilder til ioniserende stråling (atomreaktorer, partikkelakseleratorer, radioaktive isotoper, etc.) og svært reaktive kjemikalier for å oppnå mutasjoner, og for det andre, med disse metodene oppnår praktisk talt verdifulle arvelige endringer på et bredt utvalg av avlinger.

Arbeidet med eksperimentell mutagenese i planteforedling har utviklet seg spesielt mye de siste årene.

De utføres svært intensivt i Sverige, Russland, Japan, USA, India, Tsjekkoslovakia, Frankrike og noen andre land.

Mutasjoner som er resistente mot sopp (rust, smuts, meldugg, sklerotinia) og andre sykdommer er av stor verdi. Opprettelsen av immunvarianter er en av hovedoppgavene for avl, og metoder for stråling og kjemisk mutagenese bør spille en stor rolle i dens vellykkede løsning.

Ved hjelp av ioniserende stråling og kjemiske mutagener er det mulig å eliminere visse mangler i avlingsvarianter og lage former med økonomisk nyttige egenskaper: ikke-losjerende, frostbestandig, kuldebestandig, tidlig modning, med høyt innhold av protein og gluten.

Det er to hovedmåter å avle bruk av kunstige mutasjoner: 1) direkte bruk av mutasjoner hentet fra de best frigitte variantene; 2) bruk av mutasjoner i prosessen med hybridisering.

I det første tilfellet er oppgaven å forbedre eksisterende varianter i henhold til noen økonomiske og biologiske egenskaper og rette opp deres individuelle mangler.

Denne metoden anses som lovende i avl for sykdomsresistens. Det antas at resistensmutasjoner raskt kan oppnås fra enhver verdifull variasjon og dens andre økonomiske og biologiske egenskaper kan bevares intakte.

Metoden for direkte bruk av mutasjoner er designet for rask etablering av utgangsmateriale med de ønskede egenskapene og egenskapene.

Den direkte og raske bruken av mutasjoner, gitt de høye kravene som stilles til moderne avlsvarianter, gir imidlertid ikke alltid positive resultater.

Til dags dato har mer enn 300 mutante varianter av landbruksplanter blitt skapt i verden.

Noen av dem har betydelige fordeler i forhold til de originale variantene. Verdifulle mutante former for hvete, mais, soyabønner og andre felt- og grønnsaksvekster har blitt oppnådd de siste årene i forskningsinstitusjoner i vårt land.

Utvikling av evolusjonære konsepter. Bevis på evolusjon.

Utvikling er prosessen med historisk utvikling av den organiske verden.

Essensen av denne prosessen er den kontinuerlige tilpasningen av levende ting til forskjellige og stadig skiftende miljøforhold, og den økende kompleksiteten i organiseringen av levende vesener over tid. I løpet av evolusjonen skjer transformasjonen av noen arter til andre.

De viktigste i evolusjonsteorien– ideen om historisk utvikling fra relativt enkle livsformer til mer organiserte.

Grunnlaget for den vitenskapelige materialistiske evolusjonsteorien ble lagt av den store engelske naturforskeren Charles Darwin. Før Darwin var biologien hovedsakelig dominert av det ukorrekte konseptet om arters historiske uforanderlighet, at det er like mange av dem som ble skapt av Gud. Men selv før Darwin forsto de mest innsiktsfulle biologene inkonsekvensen i religiøse syn på naturen, og noen av dem kom spekulativt frem til evolusjonære ideer.

Den mest fremtredende naturviteren, forgjengeren til Ch.

Darwin var den berømte franske vitenskapsmannen Jean Baptiste Lamarck. I sin berømte bok "Philosophy of Zoology" beviste han artenes variasjon. Lamarck understreket at artens konstanthet bare er et tilsynelatende fenomen; det er assosiert med den korte varigheten av observasjoner av arter. Høyere livsformer, ifølge Lamarck, utviklet seg fra lavere i utviklingsprosessen.

Lamarcks evolusjonslære var ikke tilstrekkelig avgjørende og fikk ikke bred anerkjennelse blant hans samtidige. Først etter de fremragende verkene til Charles Darwin ble den evolusjonære ideen generelt akseptert.

Moderne vitenskap har mange fakta som beviser eksistensen av den evolusjonære prosessen.

Dette er data fra biokjemi, genetikk, embryologi, anatomi, systematikk, biografi, paleontologi og mange andre disipliner.

Embryologiske bevis- likhet mellom de innledende stadiene av embryonal utvikling av dyr. Mens han studerte den embryonale utviklingsperioden i forskjellige grupper av virveldyr, oppdaget K. M. Baer likheten mellom disse prosessene i forskjellige grupper av organismer, spesielt i de tidlige utviklingsstadiene. Senere, basert på disse funnene, E.

Haeckel uttrykker ideen om at denne likheten har evolusjonær betydning og på grunnlag av den formuleres den "biogenetiske loven" - ontogenese er en kort refleksjon av fylogeni. Hvert individ i sin individuelle utvikling (ontogenese) går gjennom de embryonale stadiene av forfedres former. Å studere bare de tidlige stadiene av utviklingen av embryoet til ethvert virveldyr, lar oss ikke bestemme med nøyaktighet hvilken gruppe de tilhører. Forskjeller dannes på senere stadier av utviklingen.

Jo nærmere gruppene som de studerte organismene tilhører, jo lenger vil fellestrekkene bli bevart i embryogenese.?

Morfologisk– mange former kombinerer egenskapene til flere store systematiske enheter. Når man studerer forskjellige grupper av organismer, blir det åpenbart at de i en rekke funksjoner er grunnleggende like.

For eksempel er strukturen til lemmet hos alle firbeinte dyr basert på en femfingret lem. Denne grunnleggende strukturen hos forskjellige arter er forvandlet i forbindelse med forskjellige livsbetingelser: dette er lem av et hestedyr, som hviler på bare en finger når du går, og svømmeføtter til et sjøpattedyr, og gravende lem av en føflekk, og vingen til en flaggermus.

Organer bygget i henhold til en enkelt plan og utvikler seg fra enkle rudimenter kalles homologe.

Homologe organer kan ikke i seg selv tjene som bevis på evolusjon, men deres tilstedeværelse indikerer opprinnelsen til lignende grupper av organismer fra en felles stamfar. Et slående eksempel på evolusjon er tilstedeværelsen av vestigiale organer og atavismer. Organer som har mistet sin opprinnelige funksjon, men som forblir i kroppen, kalles rudimentale. Eksempler på rudimenter inkluderer: blindtarmen hos mennesker, som utfører en fordøyelsesfunksjon hos drøvtyggende pattedyr; bekkenbenene til slanger og hvaler, som ikke utfører noen funksjon for dem; coccygeal ryggvirvler hos mennesker, som anses å være rudimentene til halen som våre fjerne forfedre hadde.

Atavismer er manifestasjonen i organismer av strukturer og organer som er karakteristiske for forfedres former. Klassiske eksempler på atavismer er multi-nipple og tailedness hos mennesker.

Paleontologisk– fossile rester av mange dyr kan sammenlignes med hverandre og likheter kan oppdages. Basert på studiet av fossile rester av organismer og sammenligning med levende former. De har sine fordeler og ulemper. Fordelene inkluderer muligheten til å se på egenhånd hvordan en gitt gruppe organismer endret seg i ulike perioder.

Ulemper inkluderer at paleontologiske data er svært ufullstendige på grunn av mange årsaker. Disse inkluderer for eksempel rask reproduksjon av døde organismer av dyr som lever av ådsler; myke organismer er ekstremt dårlig bevart; og til slutt, at bare en liten brøkdel av de fossile restene blir oppdaget.

I lys av dette er det mange hull i paleontologiske data, som er hovedobjektet for kritikk fra motstandere av evolusjonsteorien.

Biogeografisk– fordeling av dyr og planter over overflaten av planeten vår. Sammenligning av flora og fauna på forskjellige kontinenter, viser at forskjellene mellom deres flora og fauna er større, jo eldre og sterkere deres isolasjon fra hverandre.

Som kjent er tilstanden til jordskorpen stadig i endring, og den nåværende posisjonen til kontinentene ble dannet i nyere (geologisk) tid.

Før dette ble alle kontinenter ført nærmere hverandre og samlet til ett kontinent.

Separasjonen av kontinenter skjedde gradvis, noen skilte seg tidligere, andre senere. Hver ny høyt organisert art forsøkte å spre seg til størst mulig territorium. Fraværet av mer organiserte former i noe territorium indikerer at dette territoriet skilte seg tidligere enn noen arter ble dannet eller hadde tid til å spre seg til det. Dette i seg selv forklarer ikke mekanismen som arter oppsto med, men det indikerer at forskjellige arter ble dannet i forskjellige områder og til forskjellige tider.

Den moderne klassifiseringen av organismer ble foreslått av Linné lenge før evolusjonsteorien foreslått av Darwin.

Selvfølgelig kan det antas at alt mangfoldet av plante- og dyrearter ble skapt samtidig, og hver av dem ble skapt uavhengig av hverandre.

Imidlertid forener taksonomien, basert på de morfologiske likhetene til organismer, dem i grupper. Eksistensen av slike grupper (slekter, familier, ordener) antyder at hver taksonomisk gruppe er et resultat av tilpasning av ulike arter til spesifikke miljøforhold.

Evolusjonslæren til Charles Darwin.

Dens hovedbestemmelser og betydning.
Type, type kriterier. Befolkninger.

Evolusjonens forutsetninger i seg selv kan ikke føre til evolusjon. For at evolusjonsprosessen skal skje, som fører til utseendet av tilpasninger og dannelsen av nye arter og andre taksa, er drivkreftene til evolusjonen nødvendige.

Foreløpig har doktrinen skapt av Darwin om evolusjonens drivkrefter (kampen for eksistens og naturlig utvalg) blitt supplert med nye fakta takket være prestasjonene til moderne genetikk og økologi.

Kampen for tilværelsen og dens former

I henhold til konseptene til moderne økologi er individer av samme art forent i populasjoner, og populasjoner av forskjellige arter eksisterer i visse økosystemer.

Forholdet mellom individer innenfor populasjoner og med individer av populasjoner av andre arter, samt med miljøforhold i økosystemer, anses som kamp for tilværelsen.

Darwin mente at kampen for tilværelsen er et resultat av arter som formerer seg eksponentielt og fremveksten av et overflødig antall individer med begrensede matressurser.

Det vil si at ordet "kamp" i hovedsak betydde konkurranse om mat under forhold med overbefolkning.

I følge moderne ideer kan elementer av kampen for tilværelsen være et hvilket som helst forhold - både konkurransedyktig og gjensidig fordelaktig (stell av avkom, gjensidig hjelp). Overbefolkning er ikke en nødvendig betingelse for kampen for tilværelsen. Følgelig er kampen for tilværelsen for øyeblikket forstått bredere enn ifølge Darwin, og er ikke redusert til konkurransekamp i ordets bokstavelige forstand.

Det er to hovedformer for kamp for tilværelsen: direkte kamp og indirekte kamp.

Direkte kamp- ethvert forhold der det er fysisk kontakt i en eller annen grad mellom individer av samme eller forskjellige arter innenfor deres populasjoner.

Konsekvensene av denne kampen kan være svært forskjellige for de samhandlende partene. Direkte kamp kan være enten intraspesifikk eller interspesifikk.

Eksempler på direkte intraspesifikk kamp kan være: konkurranse mellom tårnfamilier om hekkeplasser, mellom ulver om byttedyr og mellom hanner om territorium.

Dette er også mating av ungene med melk hos pattedyr, gjensidig hjelp til å bygge reir hos fugler, beskyttelse mot fiender, etc.

Indirekte kamp- ethvert forhold mellom individer av forskjellige populasjoner som bruker felles matressurser, territorium, miljøforhold uten direkte kontakt med hverandre.

Indirekte kontroll kan være intraspesifikk, interspesifikk og med abiotiske miljøfaktorer.

Eksempler på indirekte kamp kan være forholdet mellom individuelle bjørketrær i en tett bjørkelund (intraspesifikk kamp), mellom isbjørn og fjellrev, løver og hyener om byttedyr, og lyselskende og skyggeelskende planter (interspesifikk kamp).

Indirekte kontroll er også den forskjellige motstanden til planter mot tilførsel av jord med fuktighet og mineraler, og dyr til temperaturforhold (bekjempe abiotiske miljøfaktorer).

Resultatet av kampen for tilværelsen er suksess eller fiasko for disse individene i å overleve og etterlate seg avkom, dvs. naturlig utvalg, samt endringer i territorier, endringer i miljøbehov, etc.

Naturlig utvalg og dets former

I følge Darwin kommer naturlig seleksjon til uttrykk i fortrinnsvis overlevelse og etterlatelse av avkom av de mest spreke individene og døden til de som er dårligere.

Moderne genetikk har utvidet denne ideen. Mangfoldet av genotyper i populasjoner, som oppstår som et resultat av evolusjonens forutsetninger, fører til utseendet til fenotypiske forskjeller mellom individer. Som et resultat av kampen for tilværelsen i hver populasjon, overlever individer med fenotyper og genotyper som er nyttige i det gitte miljøet og etterlater seg avkom.

Følgelig er handlingen av seleksjon differensiering (selektiv bevaring) av fenotyper og reproduksjon av adaptive genotyper. Siden seleksjon skjer i henhold til fenotyper, bestemmer dette betydningen av fenotypisk (modifikasjon) variabilitet i evolusjonen.

Variasjonen av modifikasjoner påvirker graden av mangfold av fenotyper analysert ved naturlig utvalg og lar en art overleve under skiftende miljøforhold. Modifikasjonsvariabilitet kan imidlertid ikke være en forutsetning for evolusjon, siden det ikke påvirker genpoolen til populasjonen.

Naturlig seleksjon er en rettet historisk prosess med differensiering (selektiv bevaring) av fenotyper og reproduksjon av adaptive genotyper i populasjoner.

Avhengig av miljøforholdene til bestander i naturen, kan to hovedformer for naturlig utvalg observeres: kjøring og stabilisering.

Kjørevalg opererer under miljøforhold som gradvis endrer seg i en bestemt retning.

Den bevarer nyttige avvikende fenotyper og fjerner gamle og ubrukelige avvikende fenotyper. I dette tilfellet er det et skifte i gjennomsnittsverdien av reaksjonsnormen for egenskapene og et skifte i deres variasjonskurve i en bestemt retning uten å endre grensene.

Hvis seleksjon virker på denne måten i en serie av generasjoner (F1 → F2 → F3), fører det til dannelsen av en ny norm for reaksjon av karakterer.

Den overlapper ikke den tidligere reaksjonsnormen. Som et resultat dannes det nye adaptive genotyper i befolkningen. Dette er årsaken til den gradvise transformasjonen av bestanden til en ny art. Det var denne formen for seleksjon Darwin betraktet som drivkraften til evolusjonen.

Som et resultat av handlingen av kjørevalg kan noen egenskaper forsvinne under nye forhold, mens andre kan utvikle seg og forbedres.

Den ensrettede virkningen av naturlig seleksjon fører til forlengelse av røtter i sklerofytter, økt synsstyrke, hørsel og lukt hos rovdyr og deres byttedyr.

Stabiliserende utvalg opererer under konstante og optimale miljøforhold for populasjoner.

Den opprettholder den samme fenotypen og fjerner alle fenotyper som avviker fra den. I dette tilfellet endres ikke gjennomsnittsverdien av reaksjonsnormen til egenskapene, men grensene for deres variasjonskurve er innsnevret. Følgelig reduseres det genotypiske og fenotypiske mangfoldet som oppstår som følge av evolusjonens forutsetninger.

Dette bidrar til å konsolidere tidligere genotyper og bevare de eksisterende artene. Resultatet av denne formen for seleksjon er den nåværende eksistensen av eldgamle (relikt)organismer.

Relikvie(fra latin relictum - resten) slag- levende organismer bevart i moderne flora og fauna eller i en bestemt region som en rest av en forfedregruppe. I tidligere geologiske epoker var de utbredt og spilte en stor rolle i økosystemer.

Evolusjonens drivkrefter er naturlig utvalg og kampen for tilværelsen.

Det er to former for kamp for tilværelsen: direkte og indirekte kamp. Det er to hovedformer for naturlig utvalg i naturen: kjøring og stabilisering.

Den veiledende faktoren for evolusjonen ifølge Darwin

All vår verdighet ligger i tanken. Det er ikke rom eller tid, som vi ikke kan fylle, som løfter oss, men det er hun, vår tanke.

La oss lære å tenke godt: dette er moralens grunnleggende prinsipp.

Charles Darwin ble født den kalde vinteren 1809 i England. Faren hans var Robert Waring, sønn av den berømte vitenskapsmannen og talentfulle poeten Erasmus Darwin.

Lille Charles sin mor døde da han ikke en gang var 8 år gammel.

Snart ble Charles sendt for å studere ved en barneskole, og etter ett år ble han overført til Dr. Beutler, lederen av gymnaset. C. Darwin studerte veldig middelmådig, selv om hans kjærlighet til naturen "våknet" veldig tidlig, så vel som en "levende" interesse for flora og fauna. Den styrende faktoren for evolusjonen ifølge Darwin Han likte å samle insekter, forskjellige mineraler, blomster og skjell.

Etter å ha uteksaminert seg fra videregående skole i 1825, kom unge Darwin strålende inn på University of Edinburgh. Han studerte der i bare to år. Etter et mislykket forsøk på å bli lege, bestemmer Darwin seg for å prøve seg som prest. For dette går den unge mannen inn i Cambridge. Han fullførte studiene uten å skille seg ut i det hele tatt fra resten av studentene. Han ble tiltrukket av noe helt annet: samfunn av naturforskere og botanikere, ekskursjoner dedikert til naturvitenskapene. I løpet av disse årene kom vitenskapsmannens første arbeid ut, som inneholdt notatene og observasjonene hans av den naturlige verden.

I 1831 begynte Darwin en reise rundt i verden, hvor han i 5 år ble kjent med naturen til de mest forskjellige delene av planeten. Som et resultat av observasjonene han gjorde under sine reiser, skrev han flere arbeider viet til geologiske observasjoner av vulkanske øyer og korallrev.

De brakte Darwin berømmelse i vitenskapelige kretser.

I 1839 giftet Darwin seg, noe som tvang ham til å bli i London. Charles' dårlige helse fører til en flytting til Doane, hvor Darwin blir værende resten av livet. Der utvikler han spørsmålet om arters opprinnelse og formulerer ideen om naturlig utvalg. Den styrende faktoren for evolusjon ifølge Darwin. Essayet "The Origin of Species by Means of Natural Selection" er publisert, hvor teorien hans er grundig bevist og udiskutable bevis er gitt.

Navnet hans har fått anerkjennelse og berømmelse over hele verden. Alle påfølgende verk av Darwin representerer videreutviklinger av hans lære. For eksempel noen forklaringer på opprinnelsen til mennesket fra aper.

Etter å ha spredt sin teori, C. Darwin mottok en rekke priser for sitt arbeid, og ble æresmedlem i en rekke vitenskapelige samfunn.

Forskeren døde i 1882, etter å ha levd til en alder av 74. Darwins lære forherliget navnet hans i århundrer, og markerte en ny tilnærming til læren om menneskehetens opprinnelse.

For at oppdragelsen av barn skal lykkes, er det nødvendig at de som oppdrar dem kontinuerlig utdanner seg.

Elementære faktorer for evolusjon- faktorer som endrer frekvensen av alleler og genotyper i en populasjon (populasjonens genetiske struktur). Det er flere grunnleggende elementære faktorer for evolusjon: mutasjonsprosess, kombinativ variasjon, befolkningsbølger og genetisk drift, isolasjon, naturlig utvalg.

Mutasjonsprosess fører til fremveksten av nye alleler (eller gener) og deres kombinasjoner som følge av mutasjoner.

Som et resultat av mutasjon er en overgang av et gen fra en alleltilstand til en annen (A→a) eller en endring i genet generelt (A→C) mulig. Mutasjonsprosessen, på grunn av tilfeldigheten til mutasjoner, har ingen retning og kan, uten deltakelse av andre evolusjonære faktorer, direkte endringer i den naturlige befolkningen.

Den leverer bare elementært evolusjonært materiale for naturlig utvalg. Recessive mutasjoner i den heterozygote tilstanden utgjør en skjult reserve av variasjon som kan brukes av naturlig utvalg når eksistensforholdene endres.

Kombinativ variasjon oppstår som et resultat av dannelsen i etterkommere av nye kombinasjoner av allerede eksisterende gener arvet fra foreldrene.

Årsakene til kombinativ variasjon er: kromosomkryssing (rekombinasjon); tilfeldig segregering av homologe kromosomer i meiose; tilfeldig kombinasjon av kjønnsceller under befruktning.

Livets bølger- periodiske og ikke-periodiske svingninger i befolkningsstørrelse, både oppover og nedover.

Årsakene til befolkningsbølger kan være:

• periodiske endringer i miljøfaktorer (sesongmessige svingninger i temperatur, fuktighet, etc.);
• ikke-periodiske endringer (naturkatastrofer);
• kolonisering av nye territorier av arten (akkompagnert av en kraftig økning i antall).

Befolkningsbølger fungerer som en evolusjonær faktor i små populasjoner der genetisk drift kan forekomme.

Genetisk drift- tilfeldig ikke-retningsbestemt endring i allel- og genotypefrekvenser i populasjoner. I små populasjoner fører handlingen av tilfeldige prosesser til merkbare konsekvenser. Hvis populasjonen er liten i størrelse, kan noen individer, uavhengig av deres genetiske konstitusjon, etterlate seg avkom, som et resultat av tilfeldige hendelser, som et resultat av at frekvensene til noen alleler kan endre seg betydelig over en eller flere generasjoner .

Med en kraftig reduksjon i populasjonsstørrelse (for eksempel på grunn av sesongmessige svingninger, reduksjon i matressurser, brann osv.), kan det således være sjeldne genotyper blant de få overlevende individene.

Hvis populasjonsstørrelsen i fremtiden gjenopprettes på grunn av disse individene, vil dette føre til en tilfeldig endring i allelfrekvenser i genpoolen til populasjonen. Dermed tjener befolkningsbølger som en leverandør av evolusjonært materiale.

Isolasjon er forårsaket av fremveksten av ulike faktorer som hindrer fri kryssing.

Utvekslingen av genetisk informasjon mellom de resulterende populasjonene opphører, som et resultat av at de innledende forskjellene i genpoolene til disse populasjonene øker og blir faste. Isolerte populasjoner kan gjennomgå ulike evolusjonære endringer og gradvis bli til forskjellige arter.

Det er romlig og biologisk isolasjon. Romlig (geografisk) isolasjon er assosiert med geografiske hindringer (vannbarrierer, fjell, ørkener osv.), og for stillesittende befolkninger, rett og slett med lange avstander.

Biologisk isolasjon er forårsaket av umuligheten av paring og befruktning (på grunn av endringer i tidspunktet for reproduksjon, struktur eller andre faktorer som forhindrer kryssing), død av zygoter (på grunn av biokjemiske forskjeller i kjønnsceller) og sterilitet til avkommet (som et resultat av svekket kromosomkonjugering under gametogenese).

Den evolusjonære betydningen av isolasjon er at den opprettholder og forsterker genetiske forskjeller mellom populasjoner.

Endringer i frekvensen av gener og genotyper forårsaket av de evolusjonære faktorene diskutert ovenfor er tilfeldige og ikke-retningsbestemte.

Den ledende faktoren for evolusjon er naturlig utvalg.

Naturlig utvalg- en prosess som fører til at overveiende individer med egenskaper som er nyttige for befolkningen overlever og etterlater seg avkom. Seleksjon opererer i populasjoner; objektene er fenotypene til individuelle individer. Seleksjon basert på fenotyper er imidlertid et utvalg av genotyper, siden det ikke er egenskaper, men gener som overføres til etterkommere.

Som et resultat er det i en populasjon en økning i det relative antallet individer som besitter en viss egenskap eller kvalitet. Dermed er naturlig seleksjon prosessen med differensiell (selektiv) reproduksjon av genotyper.

Ikke bare egenskaper som øker sannsynligheten for å forlate avkom er gjenstand for seleksjon, men også egenskaper som ikke er direkte relatert til reproduksjon. I noen tilfeller kan seleksjon være rettet mot å skape gjensidige tilpasninger av arter til hverandre (planteblomster og insekter som besøker dem).

Det kan også dukke opp tegn som er skadelige for et individ, men som sikrer artens overlevelse som helhet (en bie som stikker dør, men ved å angripe en fiende redder den familien). Generelt spiller seleksjon en kreativ rolle i naturen, siden de som kan føre til dannelsen av nye grupper av individer som er mer perfekte under gitte eksistensforhold, er fikset fra urettede arvelige endringer.

Det er tre hovedformer for naturlig utvalg: stabiliserende, drivende og forstyrrende.

Stabiliserende utvalg er rettet mot å bevare mutasjoner som fører til mindre variasjon i den gjennomsnittlige verdien av egenskapen.

Fungerer under relativt konstante miljøforhold, dvs. mens forholdene som førte til dannelsen av et eller annet tegn (eiendom) vedvarer.

For eksempel bevaring av størrelsen og formen på blomsten i insektbestøvede planter, siden blomstene må samsvare med kroppsstørrelsen til det pollinerende insektet.

Bevaring av reliktarter.

Driving selection er rettet mot å bevare mutasjoner som endrer gjennomsnittsverdien til en egenskap. Oppstår når miljøforholdene endres. Individer av en populasjon har noen forskjeller i genotype og fenotype, og med langvarige endringer i det ytre miljø kan enkelte individer av arten med noen avvik fra normen få en fordel i livsaktivitet og reproduksjon.

Variasjonskurven skifter i retning av tilpasning til nye eksistensforhold. For eksempel fremveksten av resistens mot plantevernmidler hos insekter og gnagere, og resistens mot antibiotika i mikroorganismer.

Eller industriell melanisme, for eksempel mørkere fargen på bjørkemøllsommerfuglen i utviklede industriområder i England. I disse områdene blir trebarken mørk på grunn av at lav som er følsomme for luftforurensning forsvinner, og mørkfargede sommerfugler er mindre synlige på trestammer.

Disruptiv seleksjon er rettet mot å bevare mutasjoner som fører til størst avvik fra gjennomsnittsverdien til en egenskap.

Diskontinuerlig seleksjon skjer når miljøforholdene endres på en slik måte at individer med ekstreme avvik fra normen får en fordel. Som et resultat av diskontinuerlig seleksjon dannes populasjonspolymorfisme, dvs. tilstedeværelsen av flere grupper som er forskjellige på en eller annen måte. For eksempel, med hyppige sterke vinder på oseaniske øyer, er insekter enten med velutviklede vinger eller med rudimentære vinger bevart.

Type, dens kriterier. En populasjon er en strukturell enhet av en art og en elementær enhet av evolusjon. Mikroevolusjon. Dannelse av nye arter. Metoder for spesifikasjon. Bevaring av artsmangfold som grunnlag for biosfærens bærekraft

Type, dens kriterier

Grunnleggeren av moderne taksonomi, C. Linnaeus, betraktet en art som en gruppe organismer som ligner i morfologiske egenskaper som fritt blander seg. Etter hvert som biologien utviklet seg, ble det oppnådd bevis for at forskjellene mellom arter er mye dypere og påvirker den kjemiske sammensetningen og konsentrasjonen av stoffer i vev, retningen og hastigheten til kjemiske reaksjoner, naturen og intensiteten til vitale prosesser, antall og form på kromosomer, dvs. arten er den minste gruppen av organismer som gjenspeiler deres nære slektskap. I tillegg eksisterer ikke arter for alltid – de oppstår, utvikler seg, gir opphav til nye arter og forsvinner.

Utsikt- dette er en samling individer som er like i struktur og egenskaper ved livsprosesser, har et felles opphav, blander seg fritt med hverandre i naturen og produserer fruktbare avkom.

Alle individer av samme art har samme karyotype og okkuperer et visst geografisk område i naturen - område

Tegn på likhet mellom individer av samme art kalles type kriterier. Siden ingen av kriteriene er absolutte, er det nødvendig å bruke et sett med kriterier for å bestemme typen riktig.

Hovedkriteriene for en art er morfologiske, fysiologiske, biokjemiske, økologiske, geografiske, etologiske (atferdsmessige) og genetiske.

1. Morfologisk- et sett med ytre og indre egenskaper til organismer av samme art. Selv om noen arter har unike karakterer, er det ofte svært vanskelig å skille nært beslektede arter ved å bruke morfologiske egenskaper alene. Således er det nylig oppdaget en rekke tvillingarter som lever i samme territorium, for eksempel husmus og Kurganchik-mus, så det er uakseptabelt å bruke utelukkende morfologiske kriterier for å bestemme arten.
2. Fysiologisk- likheten mellom livsprosesser i organismer, først og fremst reproduksjon. Det er heller ikke universelt, siden noen arter blander seg i naturen og produserer fruktbare avkom.
3. Biokjemisk- likhet mellom kjemisk sammensetning og metabolske prosesser. Til tross for at disse indikatorene kan variere betydelig mellom forskjellige individer av samme art, får de for tiden mye oppmerksomhet, siden de strukturelle egenskapene og sammensetningen av biopolymerer bidrar til å identifisere arter selv på molekylært nivå og etablere graden av deres forhold.
4. Økologisk- forskjell på arter i henhold til deres tilhørighet til visse økosystemer og økologiske nisjer som de okkuperer. Imidlertid opptar mange ubeslektede arter lignende økologiske nisjer, så dette kriteriet kan brukes til å skille en art bare i kombinasjon med andre egenskaper.
5. Geografisk- eksistensen av en bestand av hver art i en bestemt del av biosfæren - et område som skiller seg fra områdene til alle andre arter. På grunn av det faktum at for mange arter er grensene for deres utbredelsesområder sammenfallende, og det er også en rekke kosmopolitiske arter hvis utbredelse dekker store områder, kan det geografiske kriteriet heller ikke tjene som en "art"-markør.
6. Genetisk- konstans av egenskapene til kromosomsettet - karyotype - og nukleotidsammensetningen av DNA hos individer av samme art. På grunn av det faktum at ikke-homologe kromosomer ikke kan konjugere under meiose, vises avkom fra kryssende individer av forskjellige arter med et ulikt sett med kromosomer enten ikke i det hele tatt eller er ikke fruktbare. Dette skaper reproduktiv isolasjon av arten, opprettholder dens integritet og sikrer virkeligheten av eksistens i naturen. Denne regelen kan brytes ved kryssing av arter av lignende opprinnelse med samme karyotype eller forekomst av ulike mutasjoner, men unntaket bekrefter kun hovedregelen, og arter bør betraktes som stabile genetiske systemer. Det genetiske kriteriet er det viktigste i systemet med artskriterier, men heller ikke uttømmende.

Til tross for kompleksiteten til kriteriesystemet, kan en art ikke representeres som en gruppe organismer som er helt identiske i alle henseender, det vil si kloner. Tvert imot er mange arter preget av et betydelig mangfold selv i ytre egenskaper, da for eksempel noen bestander av marihøner er preget av en overvekt av rød farge, mens andre er preget av en overvekt av svart.

Populasjon er en strukturell enhet av en art og en elementær enhet av evolusjon

Det er vanskelig å forestille seg at individer av en art i virkeligheten vil være jevnt fordelt over jordoverflaten innenfor området, siden for eksempel innsjøfrosken hovedsakelig lever i ganske sjeldne stående ferskvannsforekomster, og det er usannsynlig å finne den. i mark og skog. Arter i naturen faller oftest inn i separate grupper, avhengig av kombinasjonen av forhold som er egnet for deres habitater - populasjoner.

Befolkning- en gruppe individer av samme art, som okkuperer en del av dens utbredelsesområde, blander seg fritt med hverandre og relativt isolert fra andre grupper av individer av samme art i mer eller mindre lang tid.

Populasjoner kan skilles ikke bare romlig; de kan til og med leve i samme territorium, men har forskjeller i matpreferanser, tidspunkt for reproduksjon, etc.

Således er en art en samling av populasjoner av individer som har en rekke vanlige morfologiske, fysiologiske, biokjemiske egenskaper og typer forhold til miljøet, som bor i et bestemt område, og som også er i stand til å avle med hverandre for å danne fruktbare avkom, men nesten eller ikke i det hele tatt avling med andre grupper individer av samme art.

Innenfor arter med store utbredelsesområder som dekker territorier med forskjellige levekår, skilles de noen ganger underart- store populasjoner eller grupper av nabopopulasjoner som har vedvarende morfologiske forskjeller fra andre populasjoner.

Populasjoner er ikke spredt over jordens overflate tilfeldig, de er knyttet til bestemte områder. Helheten av alle faktorer av livløs natur som er nødvendig for oppholdet til individer av en gitt art kalles habitat. Imidlertid kan disse faktorene alene ikke være nok til at en populasjon kan okkupere dette området, siden den fortsatt må være involvert i nært samspill med populasjoner av andre arter, det vil si okkupere en viss plass i samfunnet av levende organismer - økologisk nisje. Dermed kan den australske koala-pungdyrbjørnen, alt annet likt, ikke eksistere uten sin viktigste matkilde - eukalyptus.

Populasjoner av ulike arter som danner en uløselig enhet i de samme habitatene gir vanligvis en mer eller mindre lukket syklus av stoffer og er elementære økologiske systemer (økosystemer) - biogeocenoser.

Til tross for alle sine krav til miljøforhold, er populasjoner av samme art heterogene i areal, antall, tetthet og romlig fordeling av individer, og danner ofte mindre grupper (familier, flokker, besetninger, etc.), kjønn, alder, genpool osv. Derfor skilles deres størrelse, alder, kjønn, romlige, genetiske, etologiske og andre strukturer, så vel som dynamikk.

Viktige kjennetegn ved en befolkning er genpool- et sett med gener som er karakteristiske for individer av en gitt populasjon eller art, samt frekvensen av visse alleler og genotyper. Ulike populasjoner av samme art har i utgangspunktet forskjellige genpooler, siden nye territorier koloniseres av individer med tilfeldige snarere enn spesielt utvalgte gener. Under påvirkning av interne og eksterne faktorer gjennomgår genpoolen enda mer betydelige endringer: den berikes på grunn av forekomsten av mutasjoner og en ny kombinasjon av egenskaper og utarmet som et resultat av tap av individuelle alleler under død eller migrasjon av et visst antall individer.

Nye egenskaper og deres kombinasjoner kan være fordelaktige, nøytrale eller skadelige, derfor er det bare individer tilpasset gitte miljøforhold som overlever og reproduserer seg vellykket i befolkningen. Men på to forskjellige punkter på jordoverflaten er miljøforholdene aldri helt identiske, derfor kan retningen for endringer selv i to nabopopulasjoner være helt motsatt eller de vil skje med forskjellige hastigheter. Resultatet av endringer i genpoolen er divergensen av populasjoner i henhold til morfologiske, fysiologiske, biokjemiske og andre egenskaper. Hvis bestander også er isolert fra hverandre, kan de gi opphav til nye arter.

Således fører fremveksten av eventuelle hindringer i kryssingen av individer av forskjellige populasjoner av samme art, for eksempel på grunn av dannelsen av fjellkjeder, endringer i elveleier, forskjeller i tidspunktet for reproduksjon, til det faktum at bestander gradvis får flere og flere forskjeller og til slutt blir forskjellige arter. I noen tid, ved grensene til disse populasjonene, forekommer kryssing av individer og hybrider oppstår, men over tid forsvinner disse kontaktene, det vil si at populasjoner fra åpne genetiske systemer blir lukket.

Til tross for at individer primært er utsatt for miljøfaktorer, er endringer i den genetiske sammensetningen til en enkelt organisme ubetydelige og vil i beste fall bare vises i dens etterkommere. Underarter, arter og større taxa er heller ikke egnet for rollen som elementære evolusjonsenheter, siden de ikke er forskjellige i morfologisk, fysiologisk, biokjemisk, økologisk, geografisk og genetisk enhet, mens populasjoner er de minste strukturelle enhetene av en art, og akkumulerer en rekke tilfeldige endringer, hvor de verste vil bli eliminert, tilsvarer denne tilstanden og er elementære enheter for evolusjon.

Mikroevolusjon

Endring av den genetiske strukturen til populasjoner fører ikke alltid til dannelsen av en ny art, men kan bare forbedre populasjonens tilpasning til spesifikke miljøforhold; arter er imidlertid ikke evige og uforanderlige - de er i stand til å utvikle seg. Denne prosessen med irreversibel historisk endring i levende ting kalles evolusjon. Primære evolusjonære transformasjoner skjer innenfor en art på populasjonsnivå. De er først og fremst basert på mutasjonsprosessen og naturlig seleksjon, som fører til endringer i genpoolen av populasjoner og arten som helhet, eller til og med til dannelsen av nye arter. Settet med disse elementære evolusjonære hendelsene kalles mikroevolusjon.

Populasjoner er preget av et enormt genetisk mangfold, som ofte ikke uttrykkes fenotypisk. Genetisk mangfold oppstår på grunn av spontan mutagenese, som skjer kontinuerlig. De fleste mutasjoner er ugunstige for organismen og reduserer levedyktigheten til befolkningen som helhet, men hvis de er recessive kan de vedvare i heterozygoter i lang tid. Noen mutasjoner som ikke har adaptiv verdi under gitte eksistensbetingelser er i stand til å tilegne seg slik verdi i fremtiden eller når nye økologiske nisjer utvikles, og dermed skape en reserve av arvelig variasjon.

Mikroevolusjonære prosesser er betydelig påvirket av svingninger i antall individer i populasjoner, migrasjon og katastrofer, samt isolasjon av populasjoner og arter.

En ny art er et mellomresultat av evolusjonen, men på ingen måte resultatet, siden mikroevolusjonen ikke stopper der – den fortsetter videre. Fremvoksende nye arter, i tilfelle av en vellykket kombinasjon av egenskaper, befolker nye habitater, og gir i sin tur opphav til nye arter. Slike grupper av nært beslektede arter er forent i slekter, familier osv. Evolusjonsprosesser som forekommer i supraspesifikke grupper kalles allerede makroevolusjon. I motsetning til makroevolusjon, mikroevolusjon finner sted på mye kortere tid, mens den første krever titalls og hundretusener og millioner av år, slik som menneskelig evolusjon.

Som et resultat av mikroevolusjon dannes hele mangfoldet av arter av levende organismer som noen gang har eksistert og som nå lever på jorden.

Samtidig er evolusjonen irreversibel, og arter som allerede har forsvunnet oppstår aldri igjen. Fremvoksende arter konsoliderer alt som er oppnådd i evolusjonsprosessen, men dette garanterer ikke at det i fremtiden ikke vil dukke opp nye arter som vil ha mer avanserte tilpasninger til miljøforhold.

Dannelse av nye arter

I vid forstand forstås dannelsen av nye arter ikke bare som avspalting av en ny art fra hovedstammen eller oppløsning av foreldrearten til flere datterarter, men også den generelle utviklingen av arten som et integrert system. , som fører til betydelige endringer i dens morfostrukturelle organisasjon. Men oftere enn ikke artsdannelse betraktet som en prosess for dannelse av nye arter gjennom forgrening av "slektstreet" til arten.

En grunnleggende løsning på problemet med artsdannelse ble foreslått av Charles Darwin. I følge hans teori fører spredningen av individer av samme art til dannelsen av populasjoner som på grunn av forskjeller i miljøforhold blir tvunget til å tilpasse seg dem. Dette innebærer i sin tur en intensivering av den intraspesifikke kampen for tilværelsen, styrt av naturlig utvalg. Foreløpig antas det at kampen for tilværelsen slett ikke er en obligatorisk faktor ved artsdannelse, tvert imot kan seleksjonspresset i en rekke populasjoner avta. Forskjeller i levekår bidrar til fremveksten av ulik adaptive endringer i populasjoner av en art, hvis konsekvens er en divergens av egenskaper og egenskaper til populasjoner - divergens.

Akkumulering av forskjeller, selv på genetisk nivå, er imidlertid på ingen måte tilstrekkelig for fremveksten av en ny art. Så lenge populasjoner som er forskjellige i enkelte egenskaper ikke bare er i kontakt, men også er i stand til å avle med dannelsen av fruktbare avkom, tilhører de samme art. Bare umuligheten av flyten av gener fra en gruppe individer til en annen, selv i tilfelle ødeleggelsen av barrierene som skiller dem, dvs. kryssing, betyr fullføringen av den mest komplekse evolusjonsprosessen for dannelsen av en ny art.

Spesifikasjon er en fortsettelse av mikroevolusjonære prosesser. Det er et synspunkt at artsdannelse ikke kan reduseres til mikroevolusjon; den representerer et kvalitativt stadium av evolusjon og utføres takket være andre mekanismer.

Metoder for spesifikasjon

Det er to hovedmetoder for artsdannelse: allopatrisk og sympatrisk.

Allopatrisk, eller geografisk spesifikasjon er en konsekvens av den romlige separasjonen av populasjoner av fysiske barrierer (fjellkjeder, hav og elver) på grunn av deres oppkomst eller spredning til nye habitater (geografisk isolasjon). Siden i dette tilfellet er genpoolen til den separerte populasjonen vesentlig forskjellig fra den mors, og forholdene i dens habitat ikke vil falle sammen med de opprinnelige, vil dette over tid føre til divergens og dannelse av en ny art. Et slående eksempel på geografisk art er mangfoldet av finkearter oppdaget av Charles Darwin under hans reise på Beagle-skipet på Galapagosøyene utenfor kysten av Ecuador. Tilsynelatende endte enkeltindivider av den eneste finken som bodde på det søramerikanske kontinentet på en eller annen måte på øyene, og på grunn av forskjeller i forhold (først og fremst mattilgjengelighet) og geografisk isolasjon, utviklet de seg gradvis og dannet en gruppe beslektede arter.

I kjernen sympatrisk, eller biologiske arter ligger en form for reproduktiv isolasjon, med nye arter som oppstår innenfor rekkevidden til den opprinnelige arten. En forutsetning for sympatrisk artsdannelse er rask isolasjon av de resulterende formene. Dette er en raskere prosess enn allopatrisk artsdannelse, og nye former ligner på de opprinnelige forfedrene.

Sympatrisk artsdannelse kan være forårsaket av raske endringer i kromosomsammensetning (polyploidisering) eller kromosomale omorganiseringer. Noen ganger oppstår nye arter som et resultat av hybridisering av to opprinnelige arter, som for eksempel i tamplommen, som er en hybrid av sloe og kirsebærplomme. I noen tilfeller er sympatrisk artsdannelse assosiert med delingen av økologiske nisjer i populasjoner av samme art innenfor et enkelt område eller sesongmessig isolasjon - divergens i tidspunktet for reproduksjon i planter (ulike typer furu i California produserer støv i februar og april) og i tidspunktet for reproduksjon hos dyr.

Av hele mangfoldet av nye arter er det bare noen få, de mest tilpassede, som kan eksistere i lang tid og gi opphav til nye arter. Årsakene til døden til de fleste arter er fortsatt ukjent; mest sannsynlig skyldes dette plutselige klimaendringer, geologiske prosesser og deres fortrengning av mer tilpassede organismer. For tiden er en av årsakene til døden til et betydelig antall arter mennesket, som utrydder de største dyrene og de vakreste plantene, og hvis denne prosessen på 1600-tallet først begynte med utryddelsen av den siste runden, så i Det 21. århundre forsvinner mer enn 10 arter hver time.

Bevaring av artsmangfold som grunnlag for biosfærens bærekraft

Til tross for det faktum at planeten ifølge ulike estimater er hjemsted for 5–10 millioner arter av organismer som ennå ikke er beskrevet, vil vi aldri vite om eksistensen av de fleste av dem, siden rundt 50 arter forsvinner fra ansiktet til jorden hver time. Forsvinningen av levende organismer på det nåværende tidspunkt er ikke nødvendigvis assosiert med deres fysiske utryddelse; oftere er det på grunn av ødeleggelsen av deres naturlige habitater som et resultat av menneskelig aktivitet. Død av en enkelt art vil neppe føre til fatale konsekvenser for biosfæren, men det har lenge vært fastslått at utryddelse av en planteart medfører død av 10–12 dyrearter, og dette utgjør allerede en trussel både mot eksistensen. av individuelle biogeocenoser og til det globale økosystemet generelt.

De triste fakta som ble samlet i løpet av de foregående tiårene tvang International Union for Conservation of Nature and Natural Resources (IUCN) til å begynne å samle informasjon om sjeldne og truede arter av planter og dyr i 1949. I 1966 ga IUCN ut den første Red Book of Facts.

rød bok er et offisielt dokument som inneholder regelmessig oppdaterte data om status og utbredelse av sjeldne og truede arter av planter, dyr og sopp.

Dette dokumentet vedtok en statusskala på fem nivåer for en beskyttet art, med det første beskyttelsesnivået inkludert arter hvis redning er umulig uten spesielle tiltak, og den femte - restaurerte arten, hvis tilstand, takket være tiltakene som er tatt, gjør ikke forårsake bekymring, men de er ennå ikke gjenstand for industriell bruk. Utviklingen av en slik skala gjør det mulig å rette prioritert bevaringsarbeid spesifikt mot de sjeldneste artene, som for eksempel Amur-tigre.

I tillegg til den internasjonale versjonen av den røde boken, finnes det også nasjonale og regionale versjoner. I Sovjetunionen ble den røde boken opprettet i 1974, og i den russiske føderasjonen er prosedyren for vedlikehold regulert av de føderale lovene "om miljøvern", "om dyreliv" og dekretet fra regjeringen i den russiske føderasjonen " På den røde boken til den russiske føderasjonen". I dag er 610 arter av planter, 247 dyrearter, 42 arter lav og 24 arter av sopp oppført i den røde boken til den russiske føderasjonen. Populasjonene til noen av dem, som en gang var truet (europeisk bever, bison), har allerede blitt ganske vellykket restaurert.

Følgende dyrearter er beskyttet i Russland: russisk bisamrotte, tarbagan (mongolsk murmeldyr), isbjørn, kaukasisk europeisk mink, sjøaure, manul, amurtiger, leopard, snøleopard, sjøløve, hvalross, sel, delfiner, hvaler, Przewalskis hest, villesel, rosa pelikan, vanlig flamingo, svart stork, liten svane, steppeørn, kongeørn, svart trane, sibirtrane, bustard, ørnugle, hvit måke, middelhavsskilpadde, japansk slange, hoggorm, jungelpadde, kaspisk lamprey , alle typer størefisk, innsjølaks, hjortebille, ekstraordinær humle, vanlig Apollo, mantiskrabbe, vanlig perlemusling, etc.

Plantene i Red Data Book of the Russian Federation inkluderer 7 arter av snøklokker, noen typer malurt, ekte ginseng, 7 typer blåklokker, tagget eik, scilla, 11 arter av iris, russisk hasselrype, Schrenks tulipan, nøttebærende lotus, dametøffel, tynnbladet pion, fjærgress, Julias primula, eng lumbago (søvngress), belladonna belladonna, Pitsunda furu, barlind, kinesisk skjoldmat, lakegress, myk sphagnum, krøllete phylllophora, filamentous chara, filamentous chara, etc.

Sjeldne sopp er representert av sommertrøffel, eller russisk svart trøffel, lakkert tindersopp, etc.

Beskyttelse av sjeldne arter er i de fleste tilfeller forbundet med et forbud mot ødeleggelse av dem, bevaring av dem i kunstig opprettede habitater (dyrehager), beskyttelse av deres habitater og etablering av genetiske banker med lav temperatur.

Det mest effektive tiltaket for beskyttelse av sjeldne arter er bevaring av deres habitater, som oppnås ved å organisere et nettverk av spesielt beskyttede beskyttede områder som, i samsvar med den føderale loven "On Specially Protected Natural Areas" (1995), har internasjonale , føderal, regional eller lokal betydning. Disse inkluderer statlige naturreservater, nasjonalparker, naturparker, statlige naturreservater, naturminner, dendrologiske parker, botaniske hager, etc.

Statens naturreservat- dette er et spesielt beskyttet naturkompleks (land, vannforekomster, undergrunn, flora og fauna) fullstendig trukket tilbake fra økonomisk bruk, som har miljømessig, vitenskapelig, miljømessig og pedagogisk betydning som et eksempel på naturmiljøet, typiske eller sjeldne landskap, steder hvor det genetiske fondet til planter er bevart og dyreverdenen.

Reserver som inngår i det internasjonale systemet av biosfærereservater som utfører global miljøovervåking har status statlige naturlige biosfærereservater. Reservatet er en miljø-, forsknings- og miljøpedagogisk institusjon rettet mot å bevare og studere det naturlige forløpet til naturlige prosesser og fenomener, det genetiske fondet for flora og fauna, individuelle arter og samfunn av planter og dyr, typiske og unike økologiske systemer.

For tiden i Russland er det rundt 100 statlige naturreservater, hvorav 19 har biosfærestatus, inkludert Baikalsky, Barguzinsky, Caucasian, Kedrovaya Pad, Kronotsky, Prioksko-Terrasny, etc.

I motsetning til naturreservater, territorier (vannområder) nasjonalparker omfatte naturkomplekser og gjenstander som har spesielle miljømessige, historiske og estetiske verdier, og er beregnet på bruk til miljø-, utdannings-, vitenskapelige og kulturelle formål og til regulert reiseliv. 39 spesielt beskyttede naturområder har denne statusen, inkludert nasjonalparkene Trans-Baikal og Sotsji, samt nasjonalparkene "Curonian Spit", "Russian North", "Shushensky Bor", etc.

Naturparker er miljømessige rekreasjonsinstitusjoner under jurisdiksjonen til de konstituerende enhetene i Den russiske føderasjonen, hvis territorier (vannområder) inkluderer naturlige komplekser og gjenstander som har betydelige miljømessige og estetiske verdier, og er beregnet på bruk til miljø-, utdannings- og rekreasjonsformål.

Statens naturreservater er territorier (vannområder) som er av særlig betydning for bevaring eller restaurering av naturlige komplekser eller deres komponenter og opprettholdelse av den økologiske balansen.

Utvikling av evolusjonære ideer. Betydningen av Charles Darwins evolusjonsteori. Sammenheng mellom evolusjonens drivkrefter. Former for naturlig utvalg, typer kamp for tilværelsen. Syntetisk evolusjonsteori. Elementære faktorer for evolusjon. Forskning av S. S. Chetverikov. Evolusjonsteoriens rolle i dannelsen av det moderne naturvitenskapelige bildet av verden

Utvikling av evolusjonære ideer

Alle teorier om opprinnelsen og utviklingen til den organiske verden kan reduseres til tre hovedretninger: kreasjonisme, transformisme og evolusjonisme. Kreasjonisme er begrepet arters varighet, med tanke på mangfoldet i den organiske verden som et resultat av dens skapelse av Gud. Denne retningen ble dannet som et resultat av etableringen av den kristne kirkes dominans i Europa, basert på bibelske tekster. Fremtredende representanter for kreasjonismen var C. Linnaeus og J. Cuvier.

«The Prince of Botanists» C. Linnaeus, som oppdaget og beskrev hundrevis av nye plantearter og skapte deres første harmoniske system, hevdet likevel at det totale antallet arter av organismer har holdt seg uendret siden skapelsen av jorden, det vil si de ikke bare ikke vises igjen, men og forsvinner ikke. Først mot slutten av livet kom han til at slekter er Guds verk, mens arter kan utvikle seg på grunn av tilpasning til lokale forhold.

Bidraget til den fremragende franske zoologen J. Cuvier (1769–1832) til biologien var basert på tallrike data fra paleontologi, komparativ anatomi og fysiologi læren om korrelasjoner- forhold mellom deler av kroppen. Takket være dette ble det mulig å rekonstruere det ytre utseendet til dyret i individuelle deler. I prosessen med paleontologisk forskning kunne J. Cuvier imidlertid ikke la være å ta hensyn til både den åpenbare overfloden av fossile former og de skarpe endringene i dyregrupper gjennom geologisk historie. Disse dataene fungerte som utgangspunkt for formulering katastrofeteorier, ifølge hvilken alle eller nesten alle organismer på jorden gjentatte ganger ble drept som et resultat av periodiske naturkatastrofer, og deretter ble planeten gjenbefolket av arter som overlevde katastrofen. Tilhengerne av J. Cuvier telte opptil 27 slike katastrofer i jordens historie. Betraktninger om evolusjon syntes for J. Cuvier å være skilt fra virkeligheten.

Motsetningene i kreasjonismens opprinnelige premisser, som ble mer og mer åpenbare etter hvert som vitenskapelige fakta akkumulerte, fungerte som utgangspunkt for dannelsen av et annet synssystem - transformisme, som anerkjenner arters virkelige eksistens og deres historiske utvikling. Representanter for denne trenden - J. Buffon, I. Goethe, E. Darwin og E. Geoffroy Saint-Hilaire, som ikke var i stand til å avsløre de sanne årsakene til evolusjon, reduserte dem til tilpasning til miljøforhold og arven av ervervede egenskaper. Røttene til transformisme kan bli funnet i verkene til antikke greske og middelalderske filosofer som anerkjente historiske endringer i den organiske verden. Dermed uttrykte Aristoteles ideen om naturens enhet og den gradvise overgangen fra kropper av livløs natur til planter, og fra dem til dyr - "naturstigen." Han anså hovedårsaken til endringer i levende organismer som deres indre ønske om perfeksjon.

Den franske naturforskeren J. Buffon (1707–1788), hvis viktigste livsverk var Natural History på 36 bind, i motsetning til kreasjonistenes syn, utvidet omfanget av jordens historie til 80–90 tusen år. Samtidig bemerket han enheten i floraen og faunaen, samt muligheten for endringer i beslektede organismer under påvirkning av miljøfaktorer som følge av domestisering og hybridisering.

Den engelske legen, filosofen og poeten E. Darwin (1731–1802), Charles Darwins bestefar, mente at historien til den organiske verden går tilbake millioner av år, og mangfoldet i dyreverdenen er et resultat av en blanding av flere « naturlige” grupper, påvirkning av det ytre miljø, trening og mangel på treningsorganer og andre faktorer.

E. Geoffroy Saint-Hilaire (1772–1844) anså enheten i strukturplanen for grupper av dyr som et av hovedbevisene for utviklingen av den levende verden. I motsetning til sine forgjengere var han imidlertid tilbøyelig til å tro at endringer i arter er forårsaket av påvirkning av miljøfaktorer, ikke på voksne individer, men på embryoer.

Til tross for at det i diskusjonen som blusset opp i 1831 mellom J. Cuvier og E. Geoffroy Saint-Hilaire i form av en serie rapporter ved Vitenskapsakademiet, forble en klar fordel på siden av førstnevnte, var det transformisme som ble forløperen til evolusjonismen. Evolusjonisme(evolusjonsteori, evolusjonslære) er et synssystem som anerkjenner naturens utvikling i henhold til visse lover. Det er biologiens teoretiske høydepunkt, som lar oss forklare mangfoldet og kompleksiteten til levende systemer som vi observerer. Men på grunn av det faktum at evolusjonær undervisning beskriver fenomener som er vanskelige å observere, står den overfor betydelige vanskeligheter. Noen ganger kalles evolusjonsteorien "darwinisme" og identifiseres med læren til Charles Darwin, noe som er fundamentalt feil, fordi selv om Charles Darwins teori ga et uvurderlig bidrag til utviklingen av ikke bare evolusjonslæren, men også biologi i generelt (så vel som mange andre vitenskaper), grunnlaget for evolusjonsteori ble lagt av andre forskere, den fortsetter å utvikle seg til i dag, og "darwinisme" i mange aspekter har bare historisk betydning.

Skaperen av den første evolusjonsteorien - lamarckismen - var den franske naturforskeren J. B. Lamarck (1744–1829). Han anså evolusjonens drivkraft for å være organismenes indre ønske om perfeksjon ( graderingsloven), men tilpasning til miljøforhold tvinger dem til å avvike fra denne hovedlinjen. Samtidig utvikles organer som brukes intensivt av dyret i livets prosess, og de som er unødvendige for det, tvert imot, svekkes og kan til og med forsvinne ( lov om trening og ikke-utøvelse av organer). Kjennetegn som er tilegnet i løpet av livet blir fikset og gitt videre til etterkommere. Dermed forklarte han tilstedeværelsen av membraner mellom tærne til vannfugler med forsøkene fra deres forfedre på å bevege seg i vannmiljøet, og den lange halsen til sjiraffer, ifølge Lamarck, er en konsekvens av det faktum at deres forfedre prøvde å få tak i blader. fra toppen av trærne.

Ulempene med lamarckismen var den teoretiske naturen til mange konstruksjoner, så vel som antagelsen om inngripen fra Skaperen i evolusjonen. I prosessen med utviklingen av biologi ble det klart at individuelle endringer ervervet av organismer i løpet av livet, for det meste faller innenfor grensene for fenotypisk variasjon, og deres overføring er praktisk talt umulig. For eksempel kuttet den tyske zoologen og evolusjonsteoretikeren A. Weismann (1834–1914) av haler på mus i mange generasjoner og fikk alltid kun halegnagere i avkommet. Teorien til J. B. Lamarck ble ikke akseptert av hans samtidige, men ved århundreskiftet dannet den grunnlaget for den s.k. nylamarckisme.

Betydningen av Charles Darwins evolusjonsteori

Forutsetningene for opprettelsen av den mest kjente evolusjonsteorien til Charles Darwin, eller darwinismen, var publiseringen i 1778 av arbeidet til den engelske økonomen T. Malthus "Treatise on Population", arbeidet til geologen Charles Lyell, formuleringen av celleteorien, suksessen med seleksjon i England og Charles sine egne observasjoner.Darwin (1809–1882), tatt under studiene ved Cambridge, under ekspedisjonen som naturforsker på Beagle og ved dens fullføring.

Dermed hevdet T. Malthus at jordens befolkning øker eksponentielt, noe som betydelig overstiger planetens evne til å gi den mat og fører til at noen av avkommet dør. Paralleller tegnet av Charles Darwin og hans medforfatter A. Wallace (1823–1913) indikerte at i naturen reproduserer individer med svært høy hastighet, men populasjonsstørrelsene forblir relativt konstante. Forskningen til den engelske geologen C. Lyell gjorde det mulig å fastslå at jordens overflate ikke alltid var den samme som den er nå, og endringene var forårsaket av påvirkning fra vann, vind, vulkanutbrudd og levende aktivitet. organismer. Selv i studieårene ble Charles Darwin selv truffet av den ekstreme variabiliteten til biller, og under sine reiser av likheten mellom floraen og faunaen på det kontinentale Sør-Amerika og de nærliggende Galapagosøyene, og samtidig av den betydelige mangfold av arter, som finker og skilpadder. I tillegg var han på ekspedisjonen i stand til å observere skjelettene til gigantiske utdødde pattedyr, lik moderne beltedyr og dovendyr, noe som betydelig rystet hans tro på dannelsen av arter.

De grunnleggende prinsippene for evolusjonsteorien ble uttrykt av Charles Darwin i 1859 på et møte i Royal Society of London, og deretter utviklet i bøkene "The Origin of Species by Natural Selection, or the Preservation of Favored Breeds in the Struggle for Livet" (1859), "Endringer i husdyr og dyrkede planter" (1868), "Menneskets opprinnelse og seksuell utvelgelse" (1871), "Uttrykket for følelser hos mennesker og dyr" (1872), etc.

Essensen utviklet av Charles Darwin evolusjonskonsepter kan reduseres til en rekke bestemmelser som oppstår fra hverandre, med tilsvarende bevis:

1. Individene som utgjør en hvilken som helst populasjon produserer mange flere avkom enn det som er nødvendig for å opprettholde populasjonsstørrelsen.
2. På grunn av det faktum at livsressurser for enhver type levende organismer er begrenset, oppstår det uunngåelig mellom dem kamp for tilværelsen. Charles Darwin skilte mellom intraspesifikk og interspesifikk kamp, ​​samt kamp med miljøfaktorer. Samtidig påpekte han også at vi ikke bare snakker om et bestemt individs kamp for tilværelsen, men også for å etterlate seg avkom.
3. Konsekvensen av kampen for tilværelsen er naturlig utvalg- den dominerende overlevelsen og reproduksjonen av organismer som ved et uhell viste seg å være best tilpasset de gitte eksistensforholdene. Naturlig seleksjon ligner på mange måter kunstig seleksjon, som mennesker har brukt siden antikken til å avle frem nye varianter av planter og husdyrraser. Ved å velge individer som har noen ønskelige egenskaper, bevarer mennesket disse egenskapene gjennom kunstig avl gjennom selektiv avl eller pollinering. En spesiell form for naturlig seleksjon er seksuell seleksjon for egenskaper som vanligvis ikke har direkte adaptiv betydning (lange fjær, enorme horn osv.), men som bidrar til reproduktiv suksess fordi de gjør individet mer attraktivt for det motsatte kjønn eller mer formidabelt å rivaler av samme kjønn.
4. Materialet for evolusjon er forskjellene mellom organismer som oppstår som følge av deres variabilitet. Charles Darwin skilte mellom ubestemt og bestemt variabilitet. Sikker(gruppe) variabilitet manifesterer seg i alle individer av en art like under påvirkning av en viss faktor og forsvinner i etterkommere når effekten av denne faktoren opphører. Usikker(individuell) variabilitet er endringer som skjer hos hvert individ, uavhengig av svingninger i verdiene til miljøfaktorer, og som overføres til etterkommere. Slik variabilitet har ikke en adaptiv natur. Deretter viste det seg at viss variabilitet er ikke-arvelig, og ubestemt variasjon er arvelig.
5. Naturlig utvalg fører til slutt til divergens i egenskapene til individuelle isolerte varianter - divergens, og til slutt til dannelsen av nye arter.

Charles Darwins evolusjonsteori postulerte ikke bare prosessen med fremveksten og utviklingen av arter, men avslørte også selve evolusjonsmekanismen, som er basert på prinsippet om naturlig utvalg. Darwinismen benektet også evolusjonens programmerte natur og postulerte dens kontinuerlige natur.

Samtidig kunne ikke Charles Darwins evolusjonsteori svare på en rekke spørsmål, for eksempel om arten av genetisk materiale og dets egenskaper, essensen av arvelig og ikke-arvelig variasjon og deres evolusjonære rolle. Dette førte til en darwinisme-krise og fremveksten av nye teorier: ny-lamarckisme, saltasjonisme, konseptet om nomogenese, etc. Ny-lamarckisme er basert på posisjonen til J. B. Lamarcks teori om arv av ervervede egenskaper. Saltasjonisme er et system med syn på evolusjonsprosessen som brå endringer som fører til rask fremvekst av nye arter, slekter og større systematiske grupper. Konsept nomogenese postulerer den programmerte utviklingsretningen og utviklingen av ulike egenskaper basert på interne lover. Bare syntesen av darwinisme og genetikk på 20-30-tallet av det tjuende århundre var i stand til å overvinne motsetningene som uunngåelig oppsto når en rekke fakta ble forklart.

Innbyrdes sammenheng mellom evolusjonens drivkrefter

Evolusjon kan ikke assosieres med virkningen av noen faktor, siden mutasjoner i seg selv er tilfeldige og urettede endringer, og kan ikke sikre tilpasning av individer til miljøfaktorer, mens naturlig utvalg allerede sorterer disse endringene. På samme måte kan ikke seleksjon i seg selv være den eneste faktoren i evolusjon, siden seleksjon krever passende materiale levert av mutasjoner.

Det kan imidlertid bemerkes at mutasjonsprosessen og genstrømmen skaper variasjon, mens naturlig seleksjon og genetisk drift sorterer ut denne variasjonen. Dette betyr at faktorer som skaper variabilitet setter i gang prosessen med mikroevolusjon, og de som sorterer variabilitet fortsetter den, noe som fører til etablering av nye frekvenser av varianter. Dermed kan evolusjonære endringer i en populasjon sees på som et resultat av at motstridende krefter skaper og sorterer genotypisk variasjon.

Et eksempel på samspillet mellom mutasjonsprosessen og seleksjon er hemofili hos mennesker. Hemofili er en sykdom forårsaket av redusert blodpropp. Det har tidligere ført til død i den pre-reproduktive perioden, da enhver skade på bløtvevet potensielt kan føre til betydelig blodtap. Denne sykdommen er forårsaket av en recessiv mutasjon av det kjønnsbundne genet H (Xh). Kvinner lider ekstremt sjelden av hemofili; de er oftere heterozygote bærere, men sønnene deres kan arve sykdommen. Teoretisk sett, i løpet av flere generasjoner, dør slike menn før puberteten, og gradvis bør denne allelen forsvinne fra befolkningen, men hyppigheten av forekomsten av denne sykdommen reduseres ikke på grunn av gjentatte mutasjoner i dette stedet, som skjedde i dronning Victoria, som overførte sykdommen til tre generasjoner av kongehusene i Europa. Den konstante frekvensen av denne sykdommen indikerer en balanse mellom mutasjonsprosessen og seleksjonstrykket.

Former for naturlig utvalg, typer kamp for tilværelsen

Naturlig utvalg De kaller selektiv overlevelse og etterlatelse av avkom av de mest spreke individene og døden til de minst spreke.

Essensen av naturlig seleksjon i evolusjonsteorien ligger i differensiert (ikke-tilfeldig) bevaring av visse genotyper i en populasjon og deres selektive deltakelse i overføringen av gener til neste generasjon. Dessuten påvirker det ikke en enkelt egenskap (eller gen), men hele fenotypen, som dannes som et resultat av interaksjonen mellom genotypen og miljøfaktorer. Naturlig utvalg vil være av ulik karakter under ulike miljøforhold. For tiden finnes det flere former for naturlig seleksjon: stabilisering, kjøring og riving.

Stabiliserende utvalg er rettet mot å konsolidere en snever reaksjonsnorm, som viste seg å være den mest gunstige under de gitte eksistensforholdene. Det er typisk for de tilfellene hvor fenotypiske egenskaper er optimale for uforandrede miljøforhold. Et slående eksempel på virkningen av stabiliserende seleksjon er bevaringen av en relativt konstant kroppstemperatur hos varmblodige dyr. Denne formen for seleksjon ble studert i detalj av den fremragende russiske zoologen I. I. Shmalgauzen.

Kjørevalg oppstår som svar på endringer i miljøforhold, som et resultat av at mutasjoner som avviker fra egenskapens gjennomsnittsverdi blir bevart, mens den tidligere dominerende formen blir ødelagt fordi den ikke i tilstrekkelig grad oppfyller de nye eksistensbetingelsene. For eksempel i England, som et resultat av luftforurensning fra industrielle utslipp, ble bjørkemøllsommerfugler, tidligere usett mange steder, med mørkefargede vinger, som var mindre synlige for fugler på bakgrunn av sotede bjørkestammer, utbredt. Kjørevalg bidrar ikke til fullstendig ødeleggelse av formen den virker mot, siden som et resultat av tiltak fra myndighetene og miljøorganisasjoner har situasjonen med luftforurensning blitt kraftig forbedret, og fargen på sommerfuglvingene har kommet tilbake til sin originale versjon.

Riving, eller forstyrrende utvalg favoriserer bevaring av ekstreme varianter av en egenskap og fjerner mellomliggende, som for eksempel, som et resultat av bruk av plantevernmidler, vises grupper av insektindivider som er resistente mot det. I sin mekanisme er disruptiv seleksjon det motsatte av stabiliserende seleksjon. Gjennom denne formen for seleksjon oppstår flere skarpt avgrensede fenotyper i en populasjon. Dette fenomenet kalles polymorfisme. Forekomsten av reproduktiv isolasjon mellom distinkte former kan føre til artsdannelse.

Noen ganger vurderes de også separat destabiliserende utvalg, som bevarer mutasjoner som fører til et bredt utvalg av alle kjennetegn, for eksempel fargen og strukturen til skjellene til noen bløtdyr som lever i de heterogene mikroforholdene i havets steinete surfe. Denne formen for seleksjon ble oppdaget av D.K. Belyaev mens han studerte domestisering av dyr.

I naturen eksisterer ingen av formene for naturlig seleksjon i ren form, men tvert imot finnes det ulike kombinasjoner av dem, og etter hvert som miljøforholdene endres, kommer først den ene eller den andre av dem i forgrunnen. Når endringer i omgivelsene er fullført, erstattes således drivseleksjon med stabiliserende seleksjon, som optimerer en gruppe individer i nye eksistensforhold.

Naturlig seleksjon skjer på ulike nivåer, og derfor skilles også individuell, gruppe og seksuell seleksjon. Individuell seleksjon eliminerer mindre tilpassede individer fra å delta i reproduksjon, mens gruppeseleksjon er rettet mot å bevare en egenskap som ikke er nyttig for et individ, men for gruppen som helhet. Under press gruppe seleksjon kan fullstendig utslette hele populasjoner, arter og større grupper av organismer uten å etterlate avkom. I motsetning til individuell seleksjon, reduserer gruppeseleksjon mangfoldet av former i naturen.

Seksuell seleksjon utføres innenfor ett kjønn. Det fremmer utviklingen av egenskaper som sikrer suksess med å etterlate det største avkommet. Takket være denne formen for naturlig utvalg har seksuell dimorfisme utviklet seg, uttrykt i størrelsen og fargen på påfuglens hale, geviret til hjort, etc.

Naturlig utvalg er resultatet kamp for tilværelsen basert på arvelig variasjon. Kampen for tilværelsen forstås som hele settet av forhold mellom individer av ens egen og andre arter, så vel som med abiotiske miljøfaktorer. Disse forholdene bestemmer suksessen eller fiaskoen til et bestemt individ i å overleve og produsere avkom. Årsaken til kampen for tilværelsen er utseendet til et overflødig antall individer i forhold til de tilgjengelige ressursene. I tillegg til konkurranse bør disse relasjonene også inkludere gjensidig bistand, noe som øker sjansene for å overleve enkeltpersoner.

Samspill med miljøfaktorer kan også føre til døden til de aller fleste individer, for eksempel hos insekter, hvorav bare en liten del overlever vinteren.

Syntetisk evolusjonsteori

Suksessene til genetikken på begynnelsen av det tjuende århundre, for eksempel oppdagelsen av mutasjoner, antydet at arvelige endringer i fenotypen til organismer oppstår plutselig og ikke dannes over lang tid, som postulert av evolusjonsteorien om Charles Darwin. Videre forskning innen populasjonsgenetikk førte imidlertid til formuleringen på 20–50-tallet av det tjuende århundre av et nytt system av evolusjonære synspunkter - syntetisk evolusjonsteori. Betydelige bidrag til opprettelsen ble gitt av forskere fra forskjellige land: sovjetiske forskere S. S. Chetverikov, I. I. Shmalgauzen og A. N. Severtsov, engelsk biokjemiker og genetiker D. Haldane, amerikanske genetikere S. Wright og F. Dobzhansky, paleontolog D. Simpson og zoolog E. Mayr.

Grunnleggende bestemmelser i den syntetiske evolusjonsteorien:

1. Det elementære materialet i evolusjonen er arvelig variasjon (mutasjonsmessig og kombinativ) hos individer i en populasjon.
2. Den elementære evolusjonsenheten er befolkningen der alle evolusjonære endringer skjer.
3. Et elementært evolusjonært fenomen er en endring i den genetiske strukturen til en populasjon.
4. Elementære evolusjonsfaktorer - genetisk drift, livsbølger, genstrøm - er urettet, tilfeldig i naturen.
5. Den eneste retningsfaktoren i evolusjon er naturlig utvalg, som er kreativt i naturen. Naturlig utvalg kan være stabiliserende, drivende og forstyrrende.
6. Evolusjonen er divergerende i naturen, det vil si at ett takson kan gi opphav til flere nye taxa, mens hver art kun har én stamfar (art, populasjon).
7. Evolusjonen er gradvis og kontinuerlig. Spesiasjon som et stadium i den evolusjonære prosessen er den sekvensielle erstatningen av en populasjon med en rekke andre midlertidige populasjoner.
8. Det er to typer evolusjonsprosesser: mikroevolusjon og makroevolusjon. Makroevolusjon har ikke sine egne spesielle mekanismer og utføres kun takket være mikroevolusjonære mekanismer.
9. Enhver systematisk gruppe kan enten blomstre (biologisk fremgang) eller dø ut (biologisk regresjon). Biologisk fremgang oppnås gjennom endringer i strukturen til organismer: aromorfoser, idioadaptasjoner eller generell degenerasjon.
10. Evolusjonens hovedlover er dens irreversible natur, den progressive komplikasjonen av livsformer og utviklingen av arters tilpasningsevne til miljøet. Samtidig har ikke evolusjonen et endelig mål, det vil si at prosessen er ustyrt.

Til tross for at evolusjonsteorien de siste tiårene har blitt beriket med data fra beslektede vitenskaper - genetikk, seleksjon, etc., tar den fortsatt ikke hensyn til en rekke aspekter, for eksempel rettede endringer i arvelig materiale, derfor i i fremtiden er det mulig å lage et nytt evolusjonskonsept som vil erstatte den syntetiske teorien.

Elementære faktorer for evolusjon

I følge den syntetiske evolusjonsteorien består et elementært evolusjonsfenomen av en endring i den genetiske sammensetningen av en populasjon, og hendelser og prosesser som fører til endringer i genpooler kalles elementære evolusjonsfaktorer. Disse inkluderer mutasjonsprosessen, befolkningsbølger, genetisk drift, isolasjon og naturlig utvalg. På grunn av den eksepsjonelle betydningen av naturlig utvalg i evolusjonen, vil det bli vurdert separat.

Mutasjonsprosess som er like kontinuerlig som selve evolusjonen, opprettholder den genetiske heterogeniteten til befolkningen på grunn av fremveksten av flere og flere nye genvarianter. Mutasjoner som oppstår under påvirkning av ytre og indre faktorer klassifiseres som gen, kromosomal og genomisk.

Genmutasjoner forekommer med en frekvens på 10 –4 –10 –7 per kjønnscelle, men på grunn av det faktum at det totale antallet gener hos mennesker og de fleste høyere organismer kan nå flere titusenvis, er det umulig å forestille seg at to organismer er absolutt identisk. De fleste mutasjoner som oppstår er recessive, spesielt siden dominerende mutasjoner umiddelbart er gjenstand for naturlig utvalg. Recessive mutasjoner skaper selve reserven av arvelig variasjon, men før de manifesterer seg i fenotypen, må de etablere seg hos mange individer i en heterozygot tilstand på grunn av fri kryssing i befolkningen.

Kromosomale mutasjoner assosiert med tap eller overføring av en del av et kromosom (et helt kromosom) til et annet, er også ganske vanlig i forskjellige organismer, for eksempel ligger forskjellen mellom noen arter av rotter i et enkelt kromosompar, noe som gjør det vanskelig å krysse dem.

Genomiske mutasjoner, assosiert med polyploidisering, fører også til reproduktiv isolasjon av den nylig oppståtte befolkningen på grunn av forstyrrelser i mitose av den første divisjonen av zygoten. Likevel er de ganske utbredt i planter og slike planter kan vokse i arktiske og alpine enger på grunn av deres større motstand mot miljøfaktorer.

Kombinativ variabilitet, som sikrer fremveksten av nye varianter av å kombinere gener i genotypen, og følgelig øker sannsynligheten for fremveksten av nye fenotyper, bidrar også til evolusjonære prosesser, siden hos mennesker alene er antallet varianter av kromosomkombinasjoner 2 23, det vil si utseendet til en organisme som ligner den som allerede eksisterer, er nesten umulig.

Befolkningsbølger. Det motsatte resultatet (utarming av gensammensetning) er ofte forårsaket av svingninger i antall organismer i naturlige populasjoner, som hos noen arter (insekter, fisk osv.) kan endre seg titalls eller hundrevis av ganger - befolkningsbølger, eller "livets bølger". En økning eller nedgang i antall individer i populasjoner kan være enten periodisk, så ikke-periodiske. De første er sesongmessige eller flerårige, for eksempel trekk hos trekkfugler, eller reproduksjon hos dafnier, som bare har kvinnelige individer om våren og sommeren, og om høsten dukker det opp hanner, nødvendig for seksuell reproduksjon. Ikke-periodiske svingninger i antall er ofte forårsaket av en kraftig økning i mengden mat i et gunstig år, forstyrrelse av habitatforholdene og spredning av skadedyr eller rovdyr.

Siden populasjonsrestaurering skjer på grunn av et lite antall individer som ikke har hele settet med alleler, vil de nye og opprinnelige populasjonene ha forskjellige genetiske strukturer. En endring i frekvensen av gener i en populasjon under påvirkning av tilfeldige faktorer kalles Genetisk drift, eller genetisk-automatiske prosesser. Det oppstår også under utviklingen av nye territorier, fordi de mottar et ekstremt begrenset antall individer av en gitt art, noe som kan gi opphav til en ny populasjon. Derfor er genotypene til disse individene ( grunnleggereffekt). Som et resultat av genetisk drift oppstår ofte nye homozygote former (for mutante alleler), som kan vise seg å være adaptivt verdifulle og deretter vil bli plukket opp av naturlig utvalg.

Blant den indiske befolkningen på det amerikanske kontinentet og lapperne er således andelen personer med blodgruppe I (0) svært høy, mens gruppene III og IV er ekstremt sjeldne. Sannsynligvis, i det første tilfellet, var grunnleggerne av befolkningen individer som ikke hadde IB-allelen, eller den gikk tapt under utvelgelsesprosessen.

Opp til et visst punkt skjer en utveksling av alleler mellom nabopopulasjoner som et resultat av kryssing mellom individer av forskjellige populasjoner - genstrøm, som reduserer divergensen mellom individuelle populasjoner, men med fremveksten av isolasjon stopper den. I hovedsak er genstrøm en forsinket mutasjonsprosess.

Isolasjon. Eventuelle endringer i den genetiske strukturen til befolkningen må fikses, noe som skjer takket være isolering- fremveksten av eventuelle barrierer (geografiske, miljømessige, atferdsmessige, reproduktive, etc.) som kompliserer og umuliggjør kryssing av individer fra forskjellige populasjoner. Selv om isolasjon i seg selv ikke skaper nye former, bevarer den likevel genetiske forskjeller mellom populasjoner som er underlagt virkningen av naturlig utvalg. Det er to former for isolasjon: geografisk og biologisk.

Geografisk isolasjon oppstår som et resultat av deling av området etter fysiske barrierer (vannhindringer for landlevende organismer, landområder for vannlevende arter, veksling av høye områder og sletter); Dette forenkles av en stillesittende eller festet (i planter) livsstil. Noen ganger kan geografisk isolasjon være forårsaket av utvidelse av rekkevidden til en art med påfølgende utryddelse av dens populasjoner i mellomliggende territorier.

Biologisk isolasjon er en konsekvens av visse divergenser av organismer innenfor samme art som på en eller annen måte hindrer fri kryssing. Det finnes flere typer biologisk isolasjon: miljømessig, sesongmessig, etologisk, morfologisk og genetisk. Miljøisolasjon oppnås gjennom inndeling av økologiske nisjer (for eksempel preferanse for visse habitater eller mattyper, som i grankorsnebb og furukorsnebb). Sesongbestemt(midlertidig) isolasjon observeres ved reproduksjon av individer av samme art til forskjellige tider (ulike sildebestander). Etologisk isolasjon avhenger av egenskapene til atferd (trekk ved frieriritualet, farging, "sang" av kvinner og menn fra forskjellige populasjoner). På morfologisk isolasjon En hindring for å krysse er uoverensstemmelsen i strukturen til reproduktive organer eller til og med kroppsstørrelse (pekingeser og grand danois). Genetisk isolasjon har størst innvirkning og viser seg i inkompatibilitet av kjønnsceller (død av zygoten etter befruktning), sterilitet eller redusert levedyktighet av hybrider. Årsakene til dette er særegenhetene ved antall og form av kromosomer, som et resultat av at full celledeling (mitose og meiose) blir umulig.

Ved å forstyrre fri kryssing mellom populasjoner, forsterker isolasjon derved i dem de forskjellene som oppsto på genotypisk nivå på grunn av mutasjoner og svingninger i antall. I dette tilfellet er hver populasjon underlagt virkningen av naturlig utvalg separat fra den andre, og dette fører til slutt til divergens.

Den kreative rollen til naturlig utvalg i evolusjonen

Naturlig seleksjon fungerer som en slags "sil" som sorterer genotyper etter deres kondisjonsgrad. Charles Darwin understreket imidlertid at utvalget ikke bare og ikke så mye er rettet mot å bevare utelukkende det beste, men å fjerne det verste, det vil si at det lar deg bevare multivarians. Funksjonen til naturlig seleksjon er ikke begrenset til dette, siden det sikrer reproduksjon av tilpassede genotyper, og dermed bestemmer utviklingsretningen, og legger konsekvent sammen tilfeldige og tallrike avvik. Naturlig seleksjon har ikke et spesifikt mål: basert på samme materiale (arvelig variasjon) under forskjellige forhold kan forskjellige resultater oppnås.

I denne forbindelse kan evolusjonsfaktoren som vurderes ikke sammenlignes med arbeidet til en skulptør som hogger en marmorblokk; snarere fungerer den som en fjern forfader til mennesket, og lager et verktøy fra et steinfragment, uten å forestille seg det endelige resultatet, som ikke bare avhenger av steinens natur og dens form, men og av styrken, retningen til slaget osv. Men i tilfelle feil, avviser seleksjon, som en humanoid skapning, den "feil" formen.

Prisen for utvalg er forekomsten genetisk belastning, det vil si akkumulering av mutasjoner i en populasjon, som over tid kan bli dominerende på grunn av plutselig død til de fleste individer eller migrasjon av et lite antall av dem.

Under press fra naturlig utvalg dannes ikke bare mangfoldet av arter, men deres organisasjonsnivå øker også, inkludert deres komplikasjoner eller spesialisering. Men i motsetning til kunstig seleksjon, utført av mennesker kun for økonomisk verdifulle egenskaper, ofte på bekostning av adaptive egenskaper, kan naturlig seleksjon ikke bidra til dette, siden ingen tilpasning i naturen kan kompensere for skaden fra en reduksjon i levedyktigheten til befolkningen.

Forskning av S. S. Chetverikov

Et av de viktige skrittene mot forsoning av darwinisme og genetikk ble tatt av Moskva-zoologen S. S. Chetverikov (1880–1959). Basert på resultatene fra en studie av den genetiske sammensetningen av naturlige populasjoner av fruktfluen Drosophila, beviste han at de bærer på mange recessive mutasjoner i en heterozygot form som ikke bryter med fenotypisk enhetlighet. De fleste av disse mutasjonene er ugunstige for kroppen og skaper den såkalte genetisk belastning, reduserer befolkningens tilpasningsevne til miljøet. Noen mutasjoner som ikke har adaptiv betydning på et gitt tidspunkt i artens utvikling kan få en viss verdi senere, og er dermed reserve av arvelig variasjon. Spredningen av slike mutasjoner blant individer i en populasjon som et resultat av påfølgende frie kryssinger kan til slutt føre til deres overgang til en homozygot tilstand og manifestasjon i fenotypen. Hvis denne tilstanden til skiltet er hårføner- er adaptiv, så vil den etter noen generasjoner fullstendig fortrenge den dominerende fenen, sammen med bærerne, fra befolkningen som er mindre passende for de gitte forholdene. På grunn av slike evolusjonære endringer er det bare den recessive mutante allelen som beholdes, og dens dominerende allel forsvinner.

La oss prøve å bevise dette med et spesifikt eksempel. Når du studerer en bestemt populasjon, kan du finne at ikke bare dens fenotypiske, men også dens genotypiske struktur kan forbli uendret i lang tid, på grunn av fri kryssing, eller panmixia diploide organismer.

Dette fenomenet er beskrevet av loven Hardy–Weinberg, ifølge hvilken i en ideell populasjon av ubegrenset størrelse i fravær av mutasjoner, migrasjoner, befolkningsbølger, genetisk drift, naturlig seleksjon og gjenstand for fri kryssing, vil frekvensene av alleler og genotyper av diploide organismer ikke endre seg over en rekke generasjoner .

For eksempel, i en populasjon er en viss egenskap kodet av to alleler av samme gen - dominant ( EN) og recessiv ( EN). Frekvensen av det dominante allelet er betegnet som R, og recessiv - q. Summen av frekvensene til disse allelene er 1: s + q= 1. Derfor, hvis vi vet frekvensen til det dominante allelet, kan vi bestemme frekvensen til det recessive allelet: q = 1 – s. Faktisk er frekvensene til allelene lik sannsynlighetene for dannelsen av de tilsvarende gametene. Deretter, etter dannelsen av zygoter, vil genotypefrekvensene i den første generasjonen være:

(pA + qa) 2 = s 2 A.A. + 2pqAa + q 2 aa = 1,

Hvor s 2 A.A.- hyppighet av dominerende homozygoter;

2pqAa- hyppighet av heterozygoter;

q 2 aa- hyppighet av recessive homozygoter.

Det er lett å beregne at i påfølgende generasjoner vil frekvensen av genotyper forbli den samme, og opprettholde det genetiske mangfoldet i befolkningen. Men i naturen er det ingen ideelle populasjoner, og derfor kan mutante alleler i dem ikke bare vedvare, men også spre seg og til og med erstatte tidligere mer vanlige alleler.

S. S. Chetverikov innså tydelig at naturlig seleksjon ikke bare eliminerer individuelle mindre vellykkede egenskaper, og følgelig allelene som koder for dem, men virker også på hele komplekset av gener som påvirker manifestasjonen av et bestemt gen i fenotypen, eller genotypisk miljø. Som et genotypisk miljø anses hele genotypen for tiden som et sett med gener som kan forsterke eller svekke manifestasjonen av spesifikke alleler.

Ikke mindre viktig i utviklingen av evolusjonær undervisning er studiene til S. S. Chetverikov innen populasjonsdynamikk, spesielt "livsbølger" eller befolkningsbølger. Mens han fortsatt var student, publiserte han i 1905 en artikkel om muligheten for utbrudd av massereproduksjon av insekter og en like rask nedgang i antallet.

Evolusjonsteoriens rolle i dannelsen av det moderne naturvitenskapelige bildet av verden

Betydningen av evolusjonsteori i utviklingen av biologi og andre naturvitenskaper kan neppe overvurderes, siden den var den første som forklarte forholdene, årsakene, mekanismene og resultatene av den historiske utviklingen av livet på planeten vår, det vil si at den ga en materialistisk forklaring på utviklingen av den organiske verden. I tillegg var teorien om naturlig utvalg den første virkelig vitenskapelige teorien om biologisk evolusjon, siden da den ble opprettet, stolte Charles Darwin ikke på spekulative konstruksjoner, men gikk ut fra sine egne observasjoner og stolte på de virkelige egenskapene til levende organismer. Samtidig beriket hun de biologiske verktøyene med den historiske metoden.

Formuleringen av evolusjonsteori forårsaket ikke bare en opphetet vitenskapelig debatt, men ga også drivkraft til utviklingen av slike vitenskaper som generell biologi, genetikk, seleksjon, antropologi og en rekke andre. I denne forbindelse kan man ikke annet enn å være enig i utsagnet om at evolusjonsteorien kronet neste trinn i utviklingen av biologi og ble utgangspunktet for dens fremgang i det tjuende århundre.

Bevis på utviklingen av levende natur. Resultater av evolusjon: organismers tilpasningsevne til miljøet, mangfold av arter

Bevis på utviklingen av dyrelivet

Innenfor ulike felt av biologi, selv før Charles Darwin og etter publiseringen av hans evolusjonsteori, ble det innhentet en hel rekke bevis for å støtte den. Dette beviset kalles bevis på evolusjon. De oftest siterte er paleontologiske, biogeografiske, komparative embryologiske, komparative anatomiske og komparative biokjemiske bevis på evolusjon, selv om taksonomidata, så vel som utvalget av planter og dyr, ikke kan utelukkes.

Paleontologiske bevis basert på studiet av fossile rester av organismer. Disse inkluderer ikke bare godt bevarte organismer frosset i is eller innkapslet i rav, men også "mumier" oppdaget i sure torvmyrer, samt rester av organismer og fossiler bevart i sedimentære bergarter. Tilstedeværelsen i eldgamle bergarter av enklere organismer enn i senere lag, og det faktum at arter funnet på ett nivå forsvinner på et annet, regnes som et av de viktigste bevisene på evolusjon og forklares av fremveksten og utryddelsen av arter i tilsvarende epoker pga. til endringer i miljøforhold.

Til tross for at få fossile rester har blitt oppdaget så langt og mange fragmenter mangler i fossilregistrene på grunn av lav sannsynlighet for bevaring av organiske rester, er det fortsatt funnet former for organismer som har tegn på både evolusjonært eldre og yngre grupper av organismer. Slike former for organismer kalles overgangsformer. Fremtredende representanter for overgangsformer, som illustrerer overgangen fra fisk til terrestriske virveldyr, er lappfinnede fisk og stegocephaler, og Archaeopteryx inntar et visst sted mellom reptiler og fugler.

Rader av fossile former som er konsekvent forbundet med hverandre i evolusjonsprosessen, ikke bare av generelle, men også av spesielle strukturelle trekk, kalles fylogenetisk serie. De kan være representert av fossile rester fra forskjellige kontinenter, og hevder å være mer eller mindre komplette, men deres studie er umulig uten sammenligning med levende former for å demonstrere utviklingen av evolusjonsprosessen. Et klassisk eksempel på en fylogenetisk serie er utviklingen av hestens forfedre, studert av grunnleggeren av evolusjonær paleontologi V. O. Kovalevsky.

Biogeografiske bevis. Biogeografi hvordan vitenskapen studerer mønstrene for distribusjon og distribusjon av arter, slekter og andre grupper av levende organismer, så vel som deres samfunn, på overflaten av planeten vår.

Fraværet i noen del av jordens overflate av arter av organismer som er tilpasset et slikt habitat og slår godt rot når de er kunstig importert, som kaniner i Australia, samt tilstedeværelsen av lignende former for organismer i deler av landet som ligger kl. betydelige avstander fra hverandre indikerer for det første at jordens utseende ikke alltid var slik, og geologiske transformasjoner, spesielt kontinentaldrift, dannelsen av fjell, stigning og fall av nivået i verdenshavet påvirker utviklingen av organismer. For eksempel lever fire lignende arter av lungefisk i de tropiske områdene i Sør-Amerika, Sør-Afrika og Australia, mens habitatene til kameler og lamaer som tilhører samme orden er lokalisert i Nord-Afrika, det meste av Asia og Sør-Amerika. Paleontologiske studier har vist at kameler og lamaer stammer fra en felles stamfar som en gang levde i Nord-Amerika, og deretter spredte seg til Asia gjennom den eksisterende isthmusen på stedet for Beringstredet, og også gjennom Isthmus of Panama til Sør-Amerika. Deretter ble alle representanter for denne familien i de mellomliggende regionene utryddet, og i de regionale regionene ble nye arter dannet i evolusjonsprosessen. Den tidligere separasjonen av Australia fra andre landmasser tillot dannelsen av en helt spesiell flora og fauna der, der slike former for pattedyr som monotremes - platypus og echidna - ble bevart.

Fra et biogeografisk synspunkt kan også mangfoldet av Darwins finker på Galapagosøyene, som ligger 1200 km fra kysten av Sør-Amerika og er av vulkansk opprinnelse, forklares. Tilsynelatende fløy eller ble representanter for den eneste arten av finker i Ecuador en gang introdusert for dem, og etter hvert som de formerte seg, slo noen av individene seg over de gjenværende øyene. På de sentrale store øyene var kampen for tilværelsen (mat, hekkeplasser, etc.) mest akutt, og det er grunnen til at det ble dannet arter som var litt forskjellige fra hverandre i ytre egenskaper, som spiste forskjellig mat (frø, frukt, nektar, insekter, etc.) .).

De påvirket fordelingen av ulike grupper av organismer og endringer i klimatiske forhold på jorden, noe som bidro til velstanden til noen grupper og utryddelsen av andre. Individuelle arter eller grupper av organismer som har overlevd fra tidligere utbredte floraer og faunaer kalles relikvier. Disse inkluderer ginkgo, sequoia, tulipantre, lobefinnet fisk coelacanth, etc. I en videre forstand kalles arter av planter og dyr som lever i begrensede områder av territorium eller vannområde. endemisk, eller endemisk. For eksempel er alle representanter for den innfødte floraen og faunaen i Australia endemiske, og i floraen og faunaen i Baikalsjøen er opptil 75% av dem endemiske.

Sammenlignende anatomiske bevis. Studiet av anatomien til beslektede grupper av dyr og planter gir overbevisende bevis på likheten i strukturen til organene deres. Til tross for det faktum at miljøfaktorer absolutt setter sitt preg på strukturen til organer, i angiospermer, med alt deres fantastiske mangfold, har blomster begerblader, kronblader, støvbærere og pistiller, og hos terrestriske virveldyr, er lemmen bygget i henhold til en femfingret plan. Organer som har en lignende struktur, inntar samme posisjon i kroppen og utvikler seg fra de samme rudimentene i beslektede organismer, men utfører forskjellige funksjoner, kalles homolog. Således er hørselsbeinene (hammer, incus og stigbøyle) homologe med gjellebuene til fisk, de giftige kjertlene til slanger er spyttkjertlene til andre virveldyr, brystkjertlene til pattedyr er svettekjertlene, svømmeføtter til sel og hvaler. er vinger til fugler, lemmer til hester og føflekker.

Organer som ikke har fungert på lenge, blir mest sannsynlig rudimenter- strukturer som er underutviklet i forhold til forfedres former og har mistet sin grunnleggende betydning. Disse inkluderer fibula hos fugler, øyne hos føflekker og føflekker, hår, haleben og blindtarm hos mennesker, etc.

Individuelle individer kan imidlertid vise egenskaper som er fraværende i en gitt art, men som var til stede i fjerne forfedre - atavismer, for eksempel tretåhet hos moderne hester, utvikling av ytterligere par brystkjertler, en hale og hår på hele menneskekroppen.

Hvis homologe organer er bevis i favør av slektskap mellom organismer og divergens i evolusjonsprosessen, så lignende organer- lignende strukturer i organismer av forskjellige grupper som utfører de samme funksjonene, tvert imot, er eksempler konvergens(konvergens er den generelt uavhengige utviklingen av lignende egenskaper i forskjellige grupper av organismer som eksisterer under de samme forholdene) og bekrefter det faktum at miljøet etterlater et betydelig avtrykk på organismen. Analoger er vingene til insekter og fugler, øynene til virveldyr og blekksprut (blekksprut, blekksprut) og leddlemmer til leddyr og landlevende virveldyr.

Sammenlignende embryologisk bevis. Ved å studere embryonal utvikling hos representanter for forskjellige grupper av virveldyr, oppdaget K. Baer deres slående strukturelle enhet, spesielt i de tidlige utviklingsstadiene ( loven om germinal likhet). Senere formulerte E. Haeckel biogenetisk lov, ifølge hvilken ontogenese er en kort repetisjon av fylogeni, det vil si at stadiene som en organisme går gjennom i prosessen med sin individuelle utvikling gjentar den historiske utviklingen til gruppen den tilhører.

I de første utviklingsstadiene får et virveldyrembryo strukturelle trekk som er karakteristiske for fisk, og deretter for amfibier og til slutt for gruppen det tilhører. Denne transformasjonen forklares av det faktum at hver av de ovennevnte klassene har felles forfedre med moderne reptiler, fugler og pattedyr.

Imidlertid har den biogenetiske loven en rekke begrensninger, og derfor begrenset den russiske forskeren A. N. Severtsov omfanget av dens anvendelse betydelig ved å gjenta i ontogenesen utelukkende funksjonene til de embryonale stadiene av utviklingen av forfedres former.

Sammenlignende biokjemisk bevis. Utviklingen av mer nøyaktige metoder for biokjemisk analyse har gitt evolusjonsforskere en ny gruppe data til fordel for den historiske utviklingen av den organiske verden, siden tilstedeværelsen av de samme stoffene i alle organismer indikerer mulig biokjemisk homologi, lik den ved nivå av organer og vev. Sammenlignende biokjemiske studier av den primære strukturen til så utbredte proteiner som cytokrom Med og hemoglobin, samt nukleinsyrer, spesielt rRNA, har vist at mange av dem har nesten samme struktur og utfører de samme funksjonene i representanter for forskjellige arter, og jo nærmere forholdet er, jo større likhet finnes i strukturen til stoffene som studeres.

Dermed bekreftes evolusjonsteorien av en betydelig mengde data fra forskjellige kilder, som nok en gang indikerer dens pålitelighet, men den vil fortsatt endres og foredles, siden mange aspekter av organismenes liv forblir utenfor forskernes synsfelt. .

Resultater av evolusjon: organismers tilpasningsevne til miljøet, mangfold av arter

I tillegg til de generelle egenskapene som er karakteristiske for representanter for et bestemt rike, er arter av levende organismer preget av et utrolig utvalg av funksjoner i ytre og indre struktur, livsaktivitet og til og med atferd som dukket opp og ble valgt i evolusjonsprosessen og sikrer tilpasning til levekår. Man skal imidlertid ikke anta at siden fugler og insekter har vinger, er dette på grunn av luftens direkte påvirkning, fordi det er nok av vingeløse insekter og fugler. De ovennevnte tilpasningene ble valgt gjennom en prosess med naturlig seleksjon fra hele spekteret av tilgjengelige mutasjoner.

Epifytiske planter, som ikke lever på jorda, men på trær, har tilpasset seg å absorbere atmosfærisk fuktighet ved hjelp av røtter uten rothår, men med et spesielt hygroskopisk vev - velamen. Noen bromelia kan absorbere vanndamp i den fuktige atmosfæren i tropene ved hjelp av hårene på bladene.

Insektædende planter (soldugger, Venus-fluefanger) som lever på jord der nitrogen er utilgjengelig av en eller annen grunn, har utviklet en mekanisme for å tiltrekke og absorbere små dyr, oftest insekter, som er en kilde til det nødvendige elementet for dem.

For å beskytte mot å bli spist av planteetere, har mange planter som fører en tilknyttet livsstil utviklet passive beskyttelsesmidler, som torner (hagtorn), torner (rose), stikkende hår (nesle), akkumulering av krystaller av kalsiumoksalat (sorrel) , biologisk aktive stoffer i vev (kaffe, hagtorn), etc. I noen av dem er til og med frøene i umodne frukter omgitt av steinete celler som hindrer skadedyr i å nå dem, og først om høsten skjer prosessen med avveding, som lar frøene komme inn i jorda og spire (pære).

Miljøet har også en formende innflytelse på dyr. Dermed har mange fisker og vannlevende pattedyr en strømlinjeformet kroppsform, som gjør det lettere for dem å bevege seg gjennom tykkelsen. Imidlertid bør man ikke anta at vann direkte påvirker kroppens form; det er ganske enkelt at i utviklingsprosessen viste det seg at dyrene som hadde denne egenskapen, var de mest tilpasset det.

Kroppen til hvaler og delfiner er ikke dekket med hår, mens den beslektede gruppen av pinnipeds har en mer eller mindre redusert hårpels, siden de, i motsetning til førstnevnte, tilbringer deler av tiden sin på land, der uten ull ville huden deres umiddelbart bli isete.

Kroppen til de fleste fisker er dekket med skjell, som på undersiden er lysere enn på toppen, som et resultat av at disse dyrene knapt er merkbare ovenfra til naturlige fiender mot bakgrunnen av bunnen, og nedenfra - mot bunnen. bakgrunnen til himmelen. Fargelegging som gjør dyr usynlige for sine fiender eller byttedyr kalles nedlatende. Den er utbredt i naturen. Et slående eksempel på slik farging er fargingen av undersiden av vingene til callima-sommerfuglen, som etter å ha satt seg på en gren og brettet vingene sammen, viser seg å se ut som et tørt blad. Andre insekter, som pinneinsekter, kamuflerer seg selv som plantekvister.

Flekk eller stripete farge har også adaptiv betydning, siden fugler som vaktler eller ærfugl mot bakgrunnen av jorda ikke er synlige selv på nært hold. De flekkede eggene til fugler som hekker på bakken er også usynlige.

Fargen til dyr er ikke alltid like konstant som for en sebra; for eksempel kan flyndre og kameleon endre det avhengig av naturen til stedet der de er. Gjøker, ved å legge eggene sine i reirene til forskjellige fugler, kan variere fargen på skjellene på en slik måte at "eierne" av reiret ikke legger merke til forskjellene mellom det og deres egne egg.

Fargingen av dyr gjør dem ikke alltid usynlige - mange av dem fanger rett og slett blikket, noe som burde varsle om fare. De fleste av disse insektene og krypdyrene er giftige i en eller annen grad, for eksempel en marihøne eller en veps, så et rovdyr, som har opplevd ubehagelige opplevelser flere ganger etter å ha spist en slik gjenstand, unngår det. Likevel, advarselsfarging er ikke universell, siden noen fugler har tilpasset seg for å livnære seg på dem (buzzard).

De økte sjansene for overlevelse hos individer med advarselsfarge bidro til at den dukket opp hos representanter for andre arter uten riktige grunner. Dette fenomenet kalles mimikk. Dermed imiterer ikke-giftige larver av noen arter av sommerfugler giftige, og marihøner imiterer en av typene kakerlakker. Imidlertid kan fugler raskt lære å skille giftige organismer fra ikke-giftige og konsumere sistnevnte, og unngå individene som fungerte som forbilder.

I noen tilfeller kan det motsatte fenomenet også observeres - rovdyr imiterer ufarlige dyr i fargen, noe som gjør at de kan nærme seg offeret på nær avstand og deretter angripe (sabeltannet blenny).

Beskyttelse for mange arter er også gitt av adaptiv atferd, som er assosiert med å lagre mat for vinteren, ta vare på avkom, fryse på plass eller omvendt å innta en truende positur. Dermed forbereder elvebevere flere kubikkmeter med grener, deler av stammer og annen plantemat for vinteren, og oversvømmer den i vann nær "hyttene".

Å ta vare på avkom er hovedsakelig karakteristisk for pattedyr og fugler, men det finnes også i representanter for andre klasser av akkordater. For eksempel er den aggressive oppførselen til mannlige kilerygger kjent, som driver bort alle fiender fra reiret der eggene befinner seg. Hannfrosker vikler eggene rundt bena og bærer dem til rumpetrollene klekkes.

Selv noen insekter er i stand til å gi avkommet et mer gunstig habitat. For eksempel mater bier larvene sine, og unge bier "arbeider" først bare i bikuben. Maur flytter puppene sine opp og ned i maurtuen, avhengig av temperatur og fuktighet, og når det er fare for flom, tar de dem vanligvis med seg. Carab biller forbereder spesielle baller fra dyreavfall for larvene sine.

Mange insekter, når de trues med angrep, fryser på plass og tar form av tørre pinner, kvister og blader. Hogorm, tvert imot, reiser seg og blåser opp hetten, mens klapperslangen lager en spesiell lyd med en rangle plassert i enden av halen.

Atferdsmessige tilpasninger er supplert med fysiologiske tilpasninger knyttet til egenskapene til habitatet. Dermed er en person i stand til å holde seg under vann uten dykkeutstyr i bare noen få minutter, hvoretter han kan miste bevisstheten og dø på grunn av mangel på oksygen, og hvaler kommer ikke til overflaten på ganske lang tid. Lungevolumet deres er ikke for stort, men det er andre fysiologiske tilpasninger, for eksempel i musklene er det en høy konsentrasjon av respiratorisk pigment - myoglobin, som så å si lagrer oksygen og frigjør det under nedsenking. I tillegg har hvaler en spesiell formasjon - et "fantastisk nettverk", som tillater bruk av oksygen selv fra venøst ​​blod.

Dyr i varme habitater, som ørkener, er konstant i fare for å overopphetes og miste overflødig fuktighet. Derfor har fennec-reven ekstremt store ører som lar den utstråle varme. Amfibier i ørkenregioner, for å unngå tap av fuktighet gjennom huden, blir tvunget til å bytte til en nattlig livsstil, når fuktigheten stiger og dugg dukker opp.

Fugler som har mestret lufthabitatet, i tillegg til anatomiske og morfologiske tilpasninger for flukt, har også viktige fysiologiske egenskaper. For eksempel, på grunn av det faktum at bevegelse i luften krever ekstremt høy energiforbruk, er denne gruppen av virveldyr preget av høy metabolsk hastighet, og de utskilte metabolske produktene elimineres umiddelbart, noe som bidrar til å redusere den spesifikke tettheten til kroppen.

Tilpasninger til miljøet, til tross for all deres perfeksjon, er relative. Dermed produserer noen arter av milkweed alkaloider som er giftige for de fleste dyr, men larvene til en sommerfuglart - danaider - lever ikke bare av milkweed-vev, men akkumulerer også disse alkaloidene, og blir uspiselige for fugler.

I tillegg er tilpasninger bare nyttige i et bestemt miljø og er ubrukelige i et annet miljø. For eksempel har et sjeldent og stort rovdyr, Ussuri-tigeren, som alle katter, myke puter på potene og uttrekkbare skarpe klør, skarpe tenner, utmerket syn selv i mørket, skarp hørsel og sterke muskler, som gjør at den kan oppdage sine bytte, snike seg inn på det ubemerket og bakhold. Den stripete fargen kamuflerer den imidlertid bare vår, sommer og høst, mens den i snøen blir godt synlig og tigeren bare kan regne med et lynrask angrep.

Figenblomsterstander, som produserer verdifull frukt, har en så spesifikk struktur at de bare blir bestøvet av blastophagous veps, og derfor, når de ble introdusert i kultur, bar de ikke frukt på lenge. Bare utviklingen av partenokarpiske varianter av fiken (som danner frukt uten befruktning) kunne redde situasjonen.

Til tross for at det er beskrevet eksempler på artsdannelse over svært korte tidsrom, som i tilfellet med ranglen i de kaukasiske engene, som på grunn av regelmessig slått først delte seg i to populasjoner - tidlig blomstring og frukting og sen blomstring, faktisk mikroevolusjon er mest sannsynlig krever mye lengre perioder - mange århundrer, fordi menneskeheten, hvis forskjellige grupper ble skilt fra hverandre i årtusener, likevel aldri delt inn i forskjellige arter. Men siden evolusjonen har praktisk talt ubegrenset tid, over hundrevis av millioner og milliarder av år, har flere milliarder arter allerede levd på jorden, hvorav de fleste har blitt utryddet, og de som har kommet ned til oss er kvalitative stadier av denne pågående prosessen.

I følge moderne data er det over 2 millioner arter av levende organismer på jorden, hvorav de fleste (omtrent 1,5 millioner arter) tilhører dyreriket, omtrent 400 tusen til planteriket, over 100 tusen til soppriket, og hvile - til bakterier. Et slikt fantastisk mangfold er resultatet av divergens (divergens) av arter i henhold til forskjellige morfologiske, fysiologisk-biokjemiske, økologiske, genetiske og reproduktive egenskaper. For eksempel inkluderer en av de største slektene av planter som tilhører Orchidaceae-familien, dendrobium, over 1400 arter, og billeslekten inkluderer over 1600 arter.

Klassifisering av organismer er en taksonomioppgave, som i 2000 år har forsøkt å bygge ikke bare et harmonisk hierarki, men et "naturlig" system som gjenspeiler graden av slektskap mellom organismer. Imidlertid har alle forsøk på å gjøre dette ennå ikke blitt kronet med suksess, siden det i en rekke tilfeller, i evolusjonsprosessen, ikke bare ble observert divergens av karakterer, men også konvergens (konvergens), som et resultat av dette i svært fjerne grupper organene fikk likheter, som øynene til blekksprut og øynene til pattedyr.

Makroevolusjon. Retninger og utviklingsveier (A. N. Severtsov, I. I. Shmalgauzen). Biologisk fremgang og regresjon, aromorfose, idioadaptasjon, degenerasjon. Årsaker til biologisk fremgang og regresjon. Hypoteser om opprinnelsen til livet på jorden. Grunnleggende aromorfoser i utviklingen av planter og dyr. Komplikasjon av levende organismer i evolusjonsprosessen

Makroevolusjon

Dannelsen av en art markerer en ny runde av den evolusjonære prosessen, siden individer av denne arten, som er mer tilpasset miljøforhold enn individer av foreldrearten, gradvis slår seg ned i nye territorier, og mutagenese, populasjonsbølger, isolasjon og naturlig seleksjon spiller deres kreative rolle i befolkningen. Over tid gir disse populasjonene opphav til nye arter, som på grunn av genetisk isolasjon har mye flere likheter med hverandre enn med artene av slekten som foreldrearten forgrenet seg fra, og dermed oppstår en ny slekt, deretter en ny familie, orden (orden) , klasse, etc. Settet av evolusjonære prosesser som fører til fremveksten av supraspesifikke taxa (slekter, familier, ordener, klasser osv.) kalles makroevolusjon. Makroevolusjonære prosesser, som det var, generaliserer mikroevolusjonære endringer som skjer over lang tid, samtidig som de identifiserer hovedtrendene, retningene og mønstrene for utviklingen av den organiske verden, som ikke er observerbare på et lavere nivå. Så langt har ingen spesifikke mekanismer for makroevolusjon blitt identifisert, derfor antas det at det bare utføres gjennom mikroevolusjonære prosesser, men denne posisjonen er stadig gjenstand for velbegrunnet kritikk.

Fremveksten av et komplekst hierarkisk system av den organiske verden er i stor grad et resultat av ulik utviklingshastighet for ulike grupper av organismer. Dermed ble den allerede nevnte ginkgo biloba så å si "bevart" i tusenvis av år, mens furuene som er ganske nær den har endret seg betydelig i løpet av denne tiden.

Retninger og utviklingsveier (A. N. Severtsov, I. I. Shmalgauzen). Biologisk fremgang og regresjon, aromorfose, idioadaptasjon, degenerasjon

Ved å analysere historien til den organiske verden kan man legge merke til at i visse tidsperioder dominerte visse grupper av organismer, som deretter avtok eller forsvant helt. Dermed kan tre hovedlinjer skilles utviklingsretninger: biologisk fremgang, biologisk regresjon og biologisk stabilisering. Et betydelig bidrag til utviklingen av læren om evolusjonens retninger og veier ble gitt av de russiske evolusjonistene A. N. Severtsov og I. I. Shmalgauzen.

Biologisk fremgang assosiert med den biologiske velstanden til gruppen som helhet og kjennetegner dens evolusjonære suksess. Det gjenspeiler den naturlige utviklingen av levende natur fra enkel til kompleks, fra en lavere grad av organisering til en høyere. I følge A.N. Severtsov er kriteriene for biologisk fremgang en økning i antall individer i en gitt gruppe, en utvidelse av dens rekkevidde, samt fremveksten og utviklingen av lavere rangerte grupper innenfor dens sammensetning (transformasjon av en art til en slekt, en slekt inn i en familie osv.). For tiden observeres biologisk fremgang hos angiospermer, insekter, benfisk og pattedyr.

I følge A. N. Severtsov kan biologisk fremgang oppnås som et resultat av visse morfofysiologiske transformasjoner av organismer, og han identifiserte tre hovedmåter for oppnåelse: arogenese, allogenese og katagenese.

Arogenese, eller morfofysiologisk fremgang, er assosiert med en betydelig utvidelse av rekkevidden til denne gruppen av organismer på grunn av oppkjøpet av store strukturelle endringer - aromorfoser.

Aromorfose kalt en evolusjonær transformasjon av strukturen og funksjonene til en organisme, som øker dens organisasjonsnivå og åpner for nye muligheter for tilpasning til ulike eksistensforhold.

Eksempler på aromorfoser er fremveksten av en eukaryot celle, multicellularitet, utseendet til et hjerte i fisk og dets deling av et komplett skillevegg hos fugler og pattedyr, dannelsen av en blomst i angiospermer, etc.

Allogenese, i motsetning til arogenese, er ikke ledsaget av en utvidelse av rekkevidden, men innenfor den gamle oppstår et betydelig mangfold av former som har spesielle tilpasninger til miljøet - idiotilpasninger.

Idiomatisk tilpasning- dette er en mindre morfofysiologisk tilpasning til spesielle miljøforhold, nyttig i kampen for tilværelsen, men endrer ikke organisasjonsnivået. Disse endringene er illustrert av den beskyttende fargen hos dyr, mangfoldet av munndeler hos insekter, ryggraden til planter osv. Et like vellykket eksempel er Darwins finker, som spesialiserer seg på ulike typer mat, der transformasjoner først påvirket nebbet, og deretter andre deler av kroppen - fjærdrakt, hale og så videre.

Hvor paradoksalt det kan virke, kan forenkling av organisering føre til biologisk fremgang. Denne veien kalles katagenese.

Degenerasjon- dette er forenklingen av organismer i evolusjonsprosessen, som er ledsaget av tap av visse funksjoner eller organer.

Fasen med biologisk fremgang erstattes av en fase biologisk stabilisering, hvis essens er å bevare egenskapene til en gitt art som den mest gunstige i et gitt mikromiljø. I følge I. I. Shmalhausen betyr det "ikke opphør av evolusjonen, tvert imot betyr det maksimal konsistens av organismen med endringer i miljøet." De "levende fossilene" av coelacanth, gingko, etc. er i fasen av biologisk stabilisering.

Antipoden til biologisk fremgang er biologisk regresjon- evolusjonær tilbakegang av en gitt gruppe på grunn av manglende evne til å tilpasse seg miljøendringer. Det manifesterer seg i en nedgang i befolkningstall, innsnevring av områder og en nedgang i antall lavere rangerte grupper innenfor et høyere takson. En gruppe organismer som er i en tilstand av biologisk regresjon er truet av utryddelse. I den organiske verdens historie kan man se mange eksempler på dette fenomenet, og i dag er regresjon karakteristisk for enkelte bregner, amfibier og krypdyr. Med menneskets fremkomst er biologisk regresjon ofte på grunn av hans økonomiske aktiviteter.

Retningene og banene for utviklingen til den organiske verden er ikke gjensidig utelukkende, det vil si at utseendet til aromorfose betyr ikke at idioadaptasjon eller degenerasjon ikke lenger kan forekomme. Tvert imot, i henhold til det som ble utviklet av A. N. Severtsov og I. I. Shmalgauzen faseendringsregel, ulike retninger av den evolusjonære prosessen og måter å oppnå biologisk fremgang erstatter hverandre naturlig. I løpet av evolusjonen kombineres disse banene: ganske sjeldne aromorfoser overfører en gruppe organismer til et kvalitativt nytt organisasjonsnivå, og videre historisk utvikling følger veien til idioadaptasjon eller degenerasjon, og sikrer tilpasning til spesifikke miljøforhold.

Årsaker til biologisk fremgang og regresjon

I evolusjonsprosessen overvinnes baren for naturlig utvalg, og følgelig er det bare de organismegruppene som utvikler seg der arvelig variasjon skaper et tilstrekkelig antall kombinasjoner som kan sikre overlevelsen til gruppen som helhet.

De gruppene som av en eller annen grunn ikke har et slikt reservat er i de fleste tilfeller dømt til å utryddes. Dette skyldes ofte lavt seleksjonspress i tidligere stadier av evolusjonsprosessen, noe som førte til snever spesialisering av gruppen eller til og med degenerative fenomener. Konsekvensen av dette er manglende evne til å tilpasse seg nye miljøforhold når det skjer plutselige endringer. Et slående eksempel på dette er dinosaurenes plutselige død på grunn av et gigantisk himmellegemes fall til jorden for 65 millioner år siden, noe som resulterte i et jordskjelv, en økning av millioner av tonn støv i luften, en skarp kulde, og døden til de fleste planter og planteetende dyr. Samtidig var forfedrene til moderne pattedyr, som ikke hadde smale preferanser for matkilder og var varmblodige, i stand til å overleve disse forholdene og innta en dominerende posisjon på planeten.

Hypoteser for opprinnelsen til livet på jorden

Av hele spekteret av hypoteser for dannelsen av jorden, vitner det største antallet fakta til fordel for "Big Bang"-teorien. På grunn av det faktum at denne vitenskapelige antagelsen hovedsakelig er basert på teoretiske beregninger, blir Large Hadron Collider, bygget ved European Nuclear Research Center nær Genève (Sveits), bedt om å bekrefte det eksperimentelt. I følge Big Bang-teorien ble jorden dannet for over 4,5 milliarder år siden sammen med solen og andre planeter i solsystemet som et resultat av kondensering av en gass- og støvsky. Nedgangen i temperaturen på planeten og migrasjonen av kjemiske elementer på den bidro til lagdelingen i kjernen, mantelen og skorpen, og de påfølgende geologiske prosessene (bevegelse av tektoniske plater, vulkansk aktivitet, etc.) forårsaket dannelsen av atmosfære og hydrosfære.

Det har også eksistert liv på jorden i svært lang tid, noe som fremgår av fossile rester av forskjellige organismer i bergarter, men fysiske teorier kan ikke svare på spørsmålet om tidspunktet og årsakene til dets fremvekst. Det er to motstridende synspunkter på opprinnelsen til livet på jorden: teoriene om abiogenese og biogenese. Teorier om abiogenese bekrefter muligheten for opprinnelsen til levende ting fra ikke-levende ting. Disse inkluderer kreasjonisme, hypotesen om spontan generering og teorien om biokjemisk evolusjon av A.I. Oparin.

Grunnleggende posisjon kreasjonisme skapelsen av verden var et visst overnaturlig vesen (Skaperen), som gjenspeiles i mytene om verdens folk og religiøse kulter, men planetens alder og livet på den overskrider langt datoene som er angitt i disse kildene, og det er mange inkonsekvenser i dem.

Grunnlegger teorier om spontan generering livet anses å være den antikke greske forskeren Aristoteles, som hevdet at det er mulig for nye skapninger å dukke opp flere ganger, for eksempel meitemark fra sølepytter og ormer og fluer fra råttent kjøtt. Disse synspunktene ble imidlertid tilbakevist på 1600-–1800-tallet av de dristige eksperimentene til F. Redi og L. Pasteur.

Den italienske legen Francesco Redi i 1688 plasserte kjøttstykker i gryter og forseglet dem tett, men ingen ormer dukket opp i dem, mens de dukket opp i åpne gryter. For å tilbakevise den rådende troen på at livsprinsippet var inneholdt i luften, gjentok han sine eksperimenter, men forseglet ikke pottene, men dekket dem med flere lag med muslin, og igjen dukket det ikke opp liv. Til tross for overbevisende data innhentet av F. Redi, ga forskningen til A. van Leeuwenhoek ny mat for diskusjoner om det "vitale prinsippet", som fortsatte gjennom det neste århundret.

En annen italiensk forsker, Lazzaro Spallanzani, modifiserte eksperimentene til F. Redi i 1765 ved å koke kjøtt og grønnsaksavkok i flere timer og forsegle dem. Etter flere dager fant han heller ingen tegn til liv der og konkluderte med at levende ting bare kan oppstå fra levende ting.

Det siste slaget mot teorien om spontan generering kom fra den store franske mikrobiologen Louis Pasteur i 1860, da han plasserte kokt buljong i en S-halskolbe og ikke klarte å få tak i noen bakterier. Det ser ut til at dette vitnet til fordel for teoriene om biogenese, men spørsmålet forble åpent om hvordan den aller, aller første organismen oppsto.

Den sovjetiske biokjemikeren A.I. Oparin prøvde å svare på det, og kom til den konklusjon at sammensetningen av jordens atmosfære i de første stadiene av dens eksistens var helt forskjellig fra hva den er i vår tid. Mest sannsynlig bestod den av ammoniakk, metan, karbondioksid og vanndamp, men inneholdt ikke fritt oksygen. Under påvirkning av elektriske utladninger med høy effekt og ved høye temperaturer, kunne de enkleste organiske forbindelsene syntetiseres i den, noe som ble bekreftet av eksperimentene til S. Miller og G. Urey i 1953, som oppnådde fra de ovennevnte forbindelsene flere aminosyrer, enkle karbohydrater, adenin, urea, samt enkle fettsyrer, maursyre og eddiksyre.

Likevel betyr syntesen av organiske stoffer ennå ikke fremveksten av liv, derfor fremmet A.I. Oparin hypotese om biokjemisk evolusjon, ifølge hvilke ulike organiske stoffer oppsto og kombinerte til større molekyler i det grunne vannet i hav og hav, hvor forholdene for kjemisk syntese og polymerisering er mest gunstige. RNA-molekyler anses for tiden for å være de første bærerne av liv.

Noen av disse stoffene dannet gradvis stabile komplekser i vann - koacervater, eller koacervate dråper, som ligner fettdråper i buljong. Disse koacervatene mottok forskjellige stoffer fra den omkringliggende løsningen, som gjennomgikk kjemiske transformasjoner som skjedde i dråpene. I likhet med organiske stoffer var ikke koacervater i seg selv levende vesener, men var neste trinn i deres fremvekst.

De koacervatene som hadde et gunstig forhold mellom stoffer i sammensetningen, spesielt proteiner og nukleinsyrer, takket være de katalytiske egenskapene til enzymproteiner, fikk over tid evnen til å reprodusere sin egen type og utføre metabolske reaksjoner, mens strukturen til proteiner var kodet av nukleinsyrer.

Men i tillegg til reproduksjon er levende systemer preget av avhengighet av tilførsel av energi utenfra. Dette problemet ble i utgangspunktet løst gjennom oksygenfri nedbrytning av organiske stoffer fra miljøet (det var ikke oksygen i atmosfæren på den tiden), d.v.s.

heterotrof ernæring. Noen av de absorberte organiske stoffene viste seg å kunne akkumulere energien fra sollys, som klorofyll, som gjorde det mulig for en rekke organismer å gå over til autotrof ernæring. Frigjøring av oksygen til atmosfæren under fotosyntesen førte til fremveksten av mer effektiv oksygenrespirasjon, dannelsen av ozonlaget og, til slutt, fremveksten av organismer på land.

Resultatet av kjemisk evolusjon var således utseendet protobioter- primære levende organismer, som alle eksisterende arter stammer fra som et resultat av biologisk evolusjon.

Teorien om biokjemisk evolusjon i vår tid er den mest bekreftede, men ideen om de spesifikke mekanismene for livets opprinnelse har endret seg. For eksempel viste det seg at dannelsen av organiske stoffer begynner i rommet, og organiske stoffer spiller en viktig rolle selv i selve dannelsen av planeter, og sikrer adhesjon av små deler. Dannelsen av organiske stoffer skjer også i planetens tarm: under ett utbrudd frigjør en vulkan opptil 15 tonn organisk materiale. Det er andre hypoteser angående mekanismene for konsentrasjon av organiske stoffer: frysing av løsningen, absorpsjon (binding) på overflaten av visse mineralforbindelser, virkningen av naturlige katalysatorer, etc. Fremveksten av liv på jorden er for tiden umulig, siden alle organiske stoffer som dannes spontant på et hvilket som helst tidspunkt ville planeter umiddelbart bli oksidert av atmosfærens frie oksygen eller brukt av heterotrofe organismer. Dette ble forstått tilbake i 1871 av Charles Darwin.

Teorier om biogenese fornekter livets spontane opprinnelse. De viktigste er steady state-hypotesen og panspermihypotesen. Den første av dem er basert på det faktum at livet eksisterer for alltid, men på planeten vår er det veldig eldgamle bergarter der det ikke er spor etter aktiviteten til den organiske verden.

Panspermi hypotese hevder at livets embryoer ble brakt til jorden fra verdensrommet av noen romvesener eller av guddommelig forsyn. Denne hypotesen støttes av to fakta: behovet for alle levende ting, som er ganske sjelden på planeten, men ofte finnes i meteoritter, av molybden, samt oppdagelsen av organismer som ligner på bakterier på meteoritter fra Mars. Hvordan liv oppsto på andre planeter er imidlertid fortsatt uklart.

Grunnleggende aromorfoser i utviklingen av planter og dyr

Plante- og dyreorganismer, som representerer ulike grener av utviklingen av den organiske verden, i ferd med historisk utvikling ervervet uavhengig visse strukturelle trekk, som vil bli beskrevet videre.

Hos planter er de viktigste av dem overgangen fra haploid til diploid, uavhengighet fra vann under befruktningsprosessen, overgangen fra ekstern til intern befruktning og forekomsten av dobbel befruktning, delingen av kroppen i organer, utviklingen av ledningssystemet, komplikasjon og forbedring av vev, samt spesialisering av pollinering ved hjelp av insekter og distribusjon av frø og frukt.

Overgangen fra haploidi til diploidi gjorde planter mer motstandsdyktige mot miljøfaktorer på grunn av redusert risiko for recessive mutasjoner. Tilsynelatende påvirket denne transformasjonen forfedrene til karplanter, som ikke inkluderer bryofytter, som er preget av en overvekt av gametofytten i livssyklusen.

De viktigste aromorfosene i utviklingen av dyr er assosiert med fremveksten av multicellularitet og den økende oppdelingen av alle organsystemer, fremveksten av et sterkt skjelett, utviklingen av sentralnervesystemet, samt sosial atferd i ulike grupper av høyt organiserte dyr, noe som ga impulser til menneskelig fremgang.

Komplikasjon av levende organismer i evolusjonsprosessen

Historien til den organiske verden på jorden er studert fra de bevarte restene, avtrykk og andre spor etter den vitale aktiviteten til levende organismer. Hun er et vitenskapsfag paleontologi. Basert på det faktum at restene av forskjellige organismer ligger i forskjellige berglag, ble det opprettet en geokronologisk skala, i henhold til hvilken jordens historie ble delt inn i visse tidsperioder: eoner, epoker, perioder og århundrer.

Eon kalt en stor tidsperiode i geologisk historie, og kombinerer flere epoker. Foreløpig er det bare to eoner som skilles: kryptozoikum (skjult liv) og fanerozoikum (manifest liv). Era- dette er en tidsperiode i geologisk historie, som er en inndeling av en eon, som igjen forener perioder. I kryptozoikum er det to tidsepoker (arkeisk og proterozoikum), mens det i fanerozoikum er tre (paleozoikum, mesozoikum og kenozoikum).

En viktig rolle i opprettelsen av den geokronologiske skalaen ble spilt av veiledende fossiler- restene av organismer som var mange i visse perioder og er godt bevart.

Utvikling av liv i kryptozoikum. Arkeisk og proterozoikum utgjør det meste av livets historie (perioden for 4,6 milliarder år siden – 0,6 milliarder år siden), men det er lite informasjon om livet i den perioden. De første restene av organiske stoffer av biogen opprinnelse er omtrent 3,8 milliarder år gamle, og prokaryote organismer eksisterte allerede for 3,5 milliarder år siden. De første prokaryotene var en del av spesifikke økosystemer - cyanobakterielle matter, takket være aktiviteten til hvilke spesifikke sedimentære bergarter stromatolitter ("steintepper") ble dannet.

Å forstå livet til eldgamle prokaryote økosystemer ble hjulpet av oppdagelsen av deres moderne analoger - stromatolitter i Shark Bay i Australia og spesifikke filmer på jordoverflaten i Syvash Bay i Ukraina. På overflaten av cyanobakterielle matter er det fotosyntetiske cyanobakterier, og under laget deres er det ekstremt forskjellige bakterier fra andre grupper og arkea. Mineralstoffer som legger seg på overflaten av matten og dannes på grunn av dens vitale aktivitet, avsettes i lag (ca. 0,3 mm per år). Slike primitive økosystemer kan bare eksistere på steder som er ubeboelige for andre organismer, og faktisk er begge de ovennevnte habitatene preget av ekstremt høy saltholdighet.

Tallrike data indikerer at jorden først hadde en fornybar atmosfære, som inkluderte: karbondioksid, vanndamp, svoveloksid, samt karbonmonoksid, hydrogen, hydrogensulfid, ammoniakk, metan, etc. Jordens første organismer var anaerobe , men takket være fotosyntesen av cyanobakterier ble fritt oksygen frigjort til miljøet, som først raskt assosierte med reduksjonsmidler i miljøet, og først etter bindingen av alle reduksjonsmidler begynte miljøet å skaffe seg oksiderende egenskaper. Denne overgangen er bevist ved avsetning av oksiderte former av jern - hematitt og magnetitt.

For omtrent 2 milliarder år siden, som et resultat av geofysiske prosesser, flyttet nesten alt jernet ubundet i sedimentære bergarter til kjernen av planeten, og oksygen begynte å samle seg i atmosfæren på grunn av fraværet av dette elementet - "oksygenrevolusjonen" skjedde. Det var et vendepunkt i jordens historie, som ikke bare innebar en endring i atmosfærens sammensetning og dannelsen av en ozonskjerm i atmosfæren - hovedforutsetningen for bosetting av land, men også sammensetningen av bergarter dannet på jordoverflaten.

En annen viktig hendelse skjedde i Proterozoic - fremveksten av eukaryoter. De siste årene har det vært mulig å samle overbevisende bevis for teorien om den endosymbiogenetiske opprinnelsen til den eukaryote cellen – gjennom symbiosen til flere prokaryote celler. Sannsynligvis var den "hoved" stamfaren til eukaryoter archaea, som byttet til absorpsjon av matpartikler ved fagocytose. Det arvelige apparatet beveget seg dypt inn i cellen, men opprettholdt likevel forbindelsen med membranen på grunn av overgangen av den ytre membranen til den nye kjernemembranen inn i membranene i det endoplasmatiske retikulum.

Jordens geokronologiske historie Eon Era Periode Begynnelsen for millioner år siden Varighet, millioner år Utvikling av livet Fanerozoisk Kenozoisk Antropogen 1,5 1,5 Fire istider, etterfulgt av flom, førte til dannelsen av kuldebestandig flora og fauna (mammut, moskus, rein, lemen). Utveksling av dyr og planter mellom kontinenter på grunn av fremveksten av landbroer. Dominans av placenta pattedyr. Utryddelse av mange store pattedyr. Dannelsen av mennesket som biologisk art og dets bosetting. Domestisering av dyr og dyrking av planter. Forsvinning av mange arter av levende organismer på grunn av menneskelig økonomisk aktivitet Neogen 25 23.5 Fordeling av korn. Dannelse av alle moderne ordener av pattedyr. Fremveksten av aper Paleogene 65 40 Dominans av blomstrende planter, pattedyr og fugler. Fremveksten av hovdyr, rovdyr, pinnipeds, primater, etc. Mesozoic kritt 135 70 Fremveksten av stjernefrøplanter, pattedyr og fugler blir mange Jura 195 60 Tiden for krypdyr og blekksprut. Fremveksten av pungdyr og placenta pattedyr. Gymnospermers dominans Trias 225 30 De første pattedyrene og fuglene. Reptiler er mange. Utbredelse av urteaktige sporer Paleozoikum Perm 280 55 Fremveksten av moderne insekter. Utvikling av reptiler. Utryddelse av en rekke virvelløse grupper. Fordeling av bartrær Karbon 345 65 Første reptiler. Fremveksten av bevingede insekter. Bregner og kjerringrokk dominerer Devon 395 50 Fisk er mange. De første amfibiene. Fremveksten av hovedgruppene av sporer, de første gymnospermene og soppene Silurian 430 35 Alger er rikelig. De første landplanter og dyr (edderkopper). Spøkelsesfisk og krepsdyrskorpioner er vanlige ordovicium 500 70 Koraller og trilobitter er rikelig. Blomstring av grønne, brune og røde alger. Fremveksten av de første akkordatene Kambrium 570 70 Tallrike fiskefossiler. Kråkeboller og trilobitter er vanlige. Fremveksten av flercellede alger Cryptose Proterozoic 2600 2000 Fremveksten av eukaryoter. Stort sett er encellede grønnalger vanlige. Fremveksten av flercellethet. Utbrudd av flercellet dyremangfold (fremkomst av alle typer virvelløse dyr) Archaea 3500 1500 De første sporene av liv på jorden er bakterier og cyanobakterier. Fremveksten av fotosyntese

Bakterier absorbert av cellen kunne ikke fordøyes, men forble i live og fortsatte å fungere. Det antas at mitokondrier stammer fra lilla bakterier som mistet evnen til å fotosyntetisere og gikk over til oksidasjon av organiske stoffer. Symbiose med andre fotosyntetiske celler førte til fremveksten av plastider i planteceller. Sannsynligvis oppsto flagellene til eukaryote celler som et resultat av symbiose med bakterier, som i likhet med moderne spiroketter var i stand til å vri seg. Til å begynne med var arveapparatet til eukaryote celler strukturert omtrent på samme måte som prokaryoter, og først senere, på grunn av behovet for å kontrollere en stor og kompleks celle, ble det dannet kromosomer. Genomene til intracellulære symbionter (mitokondrier, plastider og flageller) beholdt generelt den prokaryote organisasjonen, men de fleste av funksjonene deres ble overført til kjernegenomet.

Eukaryote celler oppsto gjentatte ganger og uavhengig av hverandre. For eksempel oppsto rødalger som følge av symbiogenese med cyanobakterier, og grønnalger med proklorfyttbakterier.

De gjenværende enkeltmembranorganellene og kjernen til den eukaryote cellen, ifølge endomembranteorien, oppsto fra invaginasjoner av membranen til den prokaryote cellen.

Det nøyaktige tidspunktet for utseendet til eukaryoter er ukjent, siden allerede i sedimenter rundt 3 milliarder år gamle er det avtrykk av celler med lignende størrelser. Eukaryoter er definitivt registrert i bergarter som er rundt 1,5–2 milliarder år gamle, men først etter oksygenrevolusjonen (for omtrent 1 milliard år siden) utviklet det seg gunstige forhold for dem.

På slutten av proterozoikumtiden (minst 1,5 milliarder år siden) eksisterte allerede flercellede eukaryote organismer. Multicellularitet, som den eukaryote cellen, har oppstått gjentatte ganger i forskjellige grupper av organismer.

Det er forskjellige syn på opprinnelsen til flercellede dyr. I følge noen data var deres forfedre multinukleære, ciliatlignende celler, som deretter brøt opp i separate mononukleære celler.

Andre hypoteser kobler opprinnelsen til flercellede dyr med differensieringen av koloniale encellede celler. Forskjellene mellom dem gjelder opprinnelsen til cellelagene i det opprinnelige flercellede dyret. I følge E. Haeckels gastrea-hypotese skjer dette ved invaginasjon av en av veggene til en enkeltlags flercellet organisme, som i coelenterater. I motsetning til dette formulerte I. I. Mechnikov fagocytella-hypotesen, og vurderte forfedrene til flercellede organismer for å være enkeltlags sfæriske kolonier som Volvox, som absorberte matpartikler ved fagocytose. Cellen som fanget partikkelen mistet flagellen og beveget seg dypere inn i kroppen, hvor den utførte fordøyelsen, og på slutten av prosessen kom tilbake til overflaten. Over tid ble cellene delt inn i to lag med spesifikke funksjoner – det ytre ga bevegelse, og det indre ga fagocytose. I. I. Mechnikov kalte en slik organisme en fagocytella.

I lang tid tapte flercellede eukaryoter i konkurranse med prokaryote organismer, men på slutten av proterozoikum (800–600 millioner år siden) på grunn av en kraftig endring i forholdene på jorden - en nedgang i havnivået, en økning i oksygenkonsentrasjonen , en reduksjon i konsentrasjonen av karbonater i sjøvann, regelmessige sykluser avkjøling - flercellede eukaryoter fikk fordeler fremfor prokaryoter. Hvis det frem til dette tidspunktet bare ble funnet individuelle flercellede planter og muligens sopp, var det også kjent dyr fra dette tidspunktet i jordens historie. Av faunaene som oppsto på slutten av proterozoikum, er Ediacaran og Vendian de best studerte. Dyr fra den vendianske perioden er vanligvis inkludert i en spesiell gruppe organismer eller klassifisert som slike typer som coelenterater, flatormer, leddyr osv. Ingen av disse gruppene har imidlertid skjeletter, noe som kan indikere fravær av rovdyr.

Utvikling av liv i paleozoikum. Paleozoikum, som varte i mer enn 300 millioner år, er delt inn i seks perioder: kambrium, ordovicium, silur, devon, karbon (karbon) og perm.

I Den kambriske perioden Landet besto av flere kontinenter, hovedsakelig lokalisert på den sørlige halvkule. De mest tallrike fotosyntetiske organismene i denne perioden var cyanobakterier og rødalger. Foraminiferer og radiolarier levde i vannsøylen. I Kambrium dukker det opp et stort antall skjelettdyrorganismer, noe som fremgår av mange fossile rester. Disse organismene tilhørte omtrent 100 typer flercellede dyr, både moderne (svamper, coelenterater, ormer, leddyr, bløtdyr) og utdødde, for eksempel: det enorme rovdyret Anomalocaris og koloniale graptolitter som fløt i vannsøylen eller var festet til bunnen. Landet forble nesten ubebodd gjennom hele Kambrium, men prosessen med jorddannelse hadde allerede begynt av bakterier, sopp og muligens lav, og på slutten av perioden dukket det opp oligochaete-ormer og tusenbein på land.

I Ordovicium periode Vannstanden i verdenshavet steg, noe som førte til oversvømmelsen av det kontinentale lavlandet. Hovedprodusentene i denne perioden var grønne, brune og røde alger. I motsetning til Kambrium, der rev ble bygget av svamper, ble de i Ordovicium erstattet av korallpolypper. Gastropoder og blekkspruter blomstret, det samme gjorde trilobitter (nå utdødde slektninger av edderkoppdyr). I denne perioden ble også akkordater, spesielt kjeveløse, spilt inn for første gang. På slutten av Ordovicium skjedde en stor utryddelseshendelse, som ødela omtrent 35% av familiene og mer enn 50% av slektene til marine dyr.

Silur preget av økt fjellbygging, noe som førte til uttørking av kontinentale plattformer. Den ledende rollen i den virvelløse faunaen til Silur ble spilt av blekksprut, pigghuder og gigantiske krepsdyrskorpioner, mens blant virveldyrene ble det igjen et stort utvalg av kjeveløse dyr og fisk dukket opp. På slutten av perioden kom de første karplantene til land - rhinofytter og lykofytter, som begynte å kolonisere grunt vann og tidevannssonen til kysten. De første representantene for edderkoppdyrklassen kom også til land.

I Devon perioden Som et resultat av landstigningen dannet det seg store grunne vann, som tørket ut og til og med frøs, ettersom klimaet ble enda mer kontinentalt enn i Silur. Havet er dominert av koraller og pigghuder, mens blekkspruter er representert av spiralvridde ammonitter. Blant virveldyrene til devon blomstret fisk, og brusk- og benfisk, samt lungefisk og lobefinner, erstattet de pansrede. På slutten av perioden dukker de første amfibiene opp, som først levde i vann.

I midten av Devon dukket de første skogene av bregner, moser og kjerringrokk opp på land, som var bebodd av ormer og mange leddyr (tusenbein, edderkopper, skorpioner, vingeløse insekter). På slutten av devonen dukket de første gymnospermene opp. Utviklingen av land av planter førte til en nedgang i forvitring og økt jorddannelse. Konsolidering av jordsmonn førte til dannelsen av elvekanaler.

I Karbonperiode landet var representert av to kontinenter atskilt av et hav, og klimaet ble merkbart varmere og våtere. Ved slutten av perioden var det en liten landheving, og klimaet endret seg til et mer kontinentalt. Havet var dominert av foraminiferer, koraller, pigghuder, brusk- og benfisk, og ferskvannsforekomster var bebodd av muslinger, krepsdyr og forskjellige amfibier. Midt i karbon oppsto små insektetende krypdyr, og bevingede (kakerlakker, øyenstikkere) dukket opp blant insekter.

Tropene var preget av sumpete skoger dominert av gigantiske kjerringrokk, klubbmoser og bregner, hvis døde rester senere dannet kullforekomster. I midten av perioden i den tempererte sonen, takket være deres uavhengighet fra vann under befruktningsprosessen og tilstedeværelsen av frø, begynte spredningen av gymnospermer.

Perm periode ble kjennetegnet ved sammenslåingen av alle kontinenter til et enkelt superkontinent Pangea, havets tilbaketrekning og styrkingen av det kontinentale klimaet i en slik grad at det ble dannet ørkener i det indre av Pangea. Ved slutten av perioden forsvant trebregner, kjerringrokk og moser nesten på land, og tørkebestandige gymnospermer tok en dominerende posisjon. Til tross for at store amfibier fortsatt fortsatte å eksistere, oppsto forskjellige grupper av krypdyr, inkludert store planteetere og rovdyr. På slutten av Perm skjedde den største utryddelseshendelsen i livets historie, da mange grupper av koraller, trilobitter, de fleste blekkspruter, fisk (først og fremst brusk- og lappfinnede fisk) og amfibier forsvant. Marine fauna mistet 40–50% av familiene og omtrent 70% av slektene.

Utvikling av liv i mesozoikum. Den mesozoiske epoken varte i rundt 165 millioner år og var preget av stigende land, intens fjellbygging og en nedgang i klimafuktigheten. Den er delt inn i tre perioder: trias, jura og kritt.

Først Trias periode Klimaet var tørt, men senere, på grunn av stigende havnivå, ble det våtere. Blant plantene dominerte gymnospermer, bregner og kjerringrokk, men de treaktige sporene døde nesten helt ut. Noen koraller, ammonitter, nye grupper av foraminiferer, muslinger og pigghuder nådde høy utvikling, mens mangfoldet av bruskfisk avtok, og grupper av beinfisk endret seg også. Reptilene som dominerte landet begynte å mestre vannmiljøet, som iktyosaurer og plesiosaurer. Av krypdyrene i trias har krokodiller, tuataria og skilpadder overlevd til i dag. På slutten av trias dukket det opp dinosaurer, pattedyr og fugler.

I Jura perioden Superkontinentet Pangea delte seg i flere mindre. Mye av jura var veldig vått, og mot slutten ble klimaet tørrere. Den dominerende gruppen av planter var gymnospermer, hvorav redwoods overlevde fra den tiden. Bløtdyr (ammonitter og belemnitter, muslinger og gastropoder), svamper, kråkeboller, brusk- og benfisk blomstret i havet. Store amfibier døde nesten fullstendig ut i juraperioden, men moderne grupper av amfibier (hale- og haleløse) og squamater (øgler og slanger) dukket opp, og mangfoldet av pattedyr økte. Ved slutten av perioden dukket også mulige forfedre til de første fuglene opp - Archaeopteryx. Imidlertid ble alle økosystemer dominert av reptiler - iktyosaurer og plesiosaurer, dinosaurer og flygende øgler - pterosaurer.

kritt periode fikk navnet sitt på grunn av dannelsen av kritt i sedimentære bergarter på den tiden. Over hele jorden, bortsett fra polarområdene, var det et vedvarende varmt og fuktig klima. I løpet av denne perioden oppsto angiospermer og ble utbredt, og fortrengte gymnospermer, noe som førte til en kraftig økning i mangfoldet av insekter. I havene, i tillegg til bløtdyr, benfisk og plesiosaurer, dukket det opp igjen et stort antall foraminiferer, hvis skjell dannet kalkavsetninger, og dinosaurer dominerte på land. Fugler bedre tilpasset luften begynte gradvis å fortrenge flygende dinosaurer.

På slutten av perioden skjedde en global utryddelseshendelse, som resulterte i forsvinningen av ammonitter, belemnitter, dinosaurer, pterosaurer og sjøøgler, eldgamle grupper av fugler, samt noen gymnospermer. Generelt forsvant rundt 16 % av familiene og 50 % av dyreslektene fra jordens overflate. Sen kritt-krisen har blitt tilskrevet virkningen av en stor meteoritt i Mexicogulfen, men det var mest sannsynlig ikke den eneste årsaken til global endring. Under den påfølgende avkjølingen var det bare små krypdyr og varmblodige pattedyr som overlevde.

Utvikling av liv i kenozoikum. Den kenozoiske epoken begynte for rundt 66 millioner år siden og fortsetter til i dag. Det er preget av dominansen av insekter, fugler, pattedyr og angiospermer. Kenozoikum er delt inn i tre perioder - Paleogen, Neogen og Antropocene - sistnevnte er den korteste i jordens historie.

I tidlig og midt paleogen forble klimaet varmt og fuktig, mot slutten av perioden ble det kjøligere og tørrere. Angiospermer ble den dominerende plantegruppen, men hvis eviggrønne skoger dominerte i begynnelsen av perioden, så dukket det på slutten opp mange løvskoger, og stepper dannet seg i tørre soner.

Blant fisk inntok benfisk en dominerende posisjon, og antallet bruskarter, til tross for deres merkbare rolle i saltvannsforekomster, er ubetydelig. På land er det bare skjellete krypdyr, krokodiller og skilpadder som har overlevd, mens pattedyr har okkupert de fleste av deres økologiske nisjer. I midten av perioden dukket hovedordenene av pattedyr opp, inkludert insektetere, rovdyr, pinnipeds, hvaler, hovdyr og primater. Isolasjonen av kontinentene gjorde faunaen og floraen mer geografisk mangfoldig: Sør-Amerika og Australia ble sentre for utvikling av pungdyr, og andre kontinenter - for placentale pattedyr.

Neogen periode. I neogenet fikk jordoverflaten sitt moderne utseende. Klimaet ble kjøligere og tørrere. I Neogene hadde alle ordener av moderne pattedyr allerede dannet seg, og i de afrikanske likkledde oppsto Hominid-familien og Human-slekten. Ved slutten av perioden spredte barskoger seg i de polare områdene på kontinentene, tundraer dukket opp og korn okkuperte de tempererte steppene.

Kvartær periode(antropocen) er preget av periodiske endringer av istider og oppvarminger. Under istider ble høye breddegrader dekket av isbreer, havnivået falt kraftig, og tropiske og subtropiske soner ble smalere. I områdene nær isbreene ble det etablert et kaldt og tørt klima som bidro til dannelsen av kuldebestandige dyregrupper – mammuter, kjempehjort, huleløver osv. Nedgangen i nivået i verdenshavet som fulgte med Isdannelsesprosessen førte til dannelsen av landbroer mellom Asia og Nord-Amerika, Europa og De britiske øyer osv. Dyrevandringer førte på den ene siden til gjensidig berikelse av floraer og faunaer, og på den andre til fortrengning av relikter av romvesener, for eksempel pungdyr og hovdyr i Sør-Amerika. Disse prosessene påvirket imidlertid ikke Australia, som forble isolert.

Generelt har periodiske klimaendringer ført til dannelsen av ekstremt rikelig artsmangfold, karakteristisk for det nåværende stadiet av biosfæreutviklingen, og også påvirket menneskelig evolusjon. Under antropocen spredte flere arter av menneskeslekten seg fra Afrika til Eurasia. For rundt 200 tusen år siden i Afrika oppsto arten Homo sapiens, som etter en lang periode med eksistens i Afrika for rundt 70 tusen år siden kom inn i Eurasia og for rundt 35–40 tusen år siden - til Amerika. Etter en periode med sameksistens med nært beslektede arter, fortrengte den dem og spredte seg over hele kloden. For rundt 10 tusen år siden begynte menneskelig økonomisk aktivitet i moderat varme områder på kloden å påvirke både planetens utseende (pløying av land, brenning av skog, overbeiting av beitemarker, ørkenspredning, etc.) og dyre- og planteverdenen pga. til reduksjon av habitater deres habitat og utryddelse, og den menneskeskapte faktoren spilte inn.

Menneskelig opprinnelse. Mennesket som art, dets plass i den organiske verdens system. Hypoteser om menneskelig opprinnelse. Drivkrefter og stadier av menneskelig evolusjon. Menneskeraser, deres genetiske slektskap. Menneskets biososiale natur. Sosialt og naturlig miljø, menneskelig tilpasning til det

Menneskelig opprinnelse

For bare 100 år siden trodde ikke det overveldende flertallet av menneskene på planeten engang at mennesker kunne stamme fra så "lav-respektable" dyr som aper. I en diskusjon med en av forsvarerne av Darwins evolusjonsteori spurte professor Thomas Huxley, hans ivrige motstander, biskop av Oxford Samuel Wilberforce, som stolte på religiøse dogmer, ham til og med om han anså seg i slekt med apenes forfedre gjennom sin bestefar eller bestemor. .

Tanker om evolusjonær opprinnelse ble imidlertid uttrykt av eldgamle filosofer, og den store svenske taksonomen C. Linnaeus på 1700-tallet, basert på et sett med egenskaper, ga mennesket et artsnavn. Homo sapiens L.(Homo sapiens) og klassifiserte ham, sammen med apene, i samme rekkefølge - primater. J. B. Lamarck støttet C. Linnaeus og mente at mennesket til og med hadde felles forfedre med moderne aper, men på et tidspunkt i sin historie stammet han fra treet, noe som var en av årsakene til fremveksten av mennesket som art.

Charles Darwin ignorerte heller ikke dette problemet, og på 70-tallet av 1800-tallet publiserte han verkene "The Origin of Man and Sexual Selection" og "On the Expression of Emotions in Animals and Man", der han ga like overbevisende bevis for den felles opprinnelsen til mennesker og apekatter, enn den tyske forskeren E. Haeckel («Natural History of Creation», 1868; «Anthropogenesis, or the History of the Origin of Man», 1874), som til og med utarbeidet en genealogi over dyreriket . Disse studiene gjaldt imidlertid kun den biologiske siden av dannelsen av mennesket som art, mens de sosiale aspektene ble avslørt av klassikeren innen historisk materialisme – den tyske filosofen F. Engels.

For tiden studeres opprinnelsen og utviklingen av mennesker som en biologisk art, så vel som mangfoldet av moderne menneskelige populasjoner og mønstrene for deres interaksjon, av vitenskapen antropologi.

Mennesket som art, dets plass i den organiske verdens system

Homo sapiens ( Homo sapiens) som en biologisk art tilhører dyreriket, underriket til flercellede organismer. Tilstedeværelsen av en notokord, gjellespalter i svelget, et nevralrør og bilateral symmetri under embryonal utvikling gjør at det kan klassifiseres som en chordat, mens utviklingen av ryggraden, tilstedeværelsen av to par lemmer og plasseringen av hjertet på den ventrale siden av kroppen indikerer dets forhold til andre representanter for vertebrat-subtypen.

Mating av ungene med melk som skilles ut av brystkjertlene, varmblodighet, et firekammerhjerte, tilstedeværelsen av hår på kroppens overflate, syv ryggvirvler i cervikal ryggraden, vestibylen i munnen, alveolære tenner og erstatning melketenner med permanente er tegn på klassen pattedyr, og den intrauterine utviklingen av embryoet og dets forbindelse med mors kropp gjennom morkaken - en underklasse av morkaker.

Mer spesifikke trekk, som å gripe lemmer med en motstående tommel og fingernegler, utvikling av kragebenene, øynene rettet fremover, en økning i størrelsen på hodeskallen og hjernen, samt tilstedeværelsen av alle grupper av tenner (fortenner, hjørnetenner og jeksler) etterlater ingen tvil om at hans plass er i rekkefølgen av primater.

Den betydelige utviklingen av hjernen og ansiktsmusklene, så vel som de strukturelle egenskapene til tennene, gjør det mulig å klassifisere mennesker som medlemmer av underordenen til høyere primater, eller aper.

Fraværet av en hale, tilstedeværelsen av krumninger i ryggraden, utviklingen av hjernehalvdelene i forhjernen, dekket med en cortex med mange riller og viklinger, tilstedeværelsen av en overleppe og sparsom hårlinje gir grunnlag for å plassere den blant representanter for familien til menneskeapene, eller menneskeapene.

Men selv fra de mest organiserte apene kjennetegnes mennesker av en kraftig økning i hjernevolum, oppreist holdning, bredt bekken, utstående hake, artikulert tale og tilstedeværelsen av 46 kromosomer i karyotypen og bestemmer dens tilhørighet til slekten Human.

Bruken av de øvre lemmer til arbeid, fremstilling av verktøy, abstrakt tenkning, kollektiv aktivitet og utvikling basert på mer sosiale enn biologiske lover er de spesifikke egenskapene til Homo sapiens.

Alle moderne mennesker tilhører én art - Homo sapiens ( Homo sapiens), og underarter H. sapiens sapiens. Denne arten er en samling av populasjoner som produserer fruktbare avkom når de krysses. Til tross for det ganske betydelige mangfoldet av morfofysiologiske egenskaper, er de ikke bevis på en høyere eller lavere grad av organisering av visse grupper av mennesker - de er alle på samme utviklingsnivå.

I vår tid har et tilstrekkelig antall vitenskapelige fakta allerede blitt samlet inn av hensyn til dannelsen av mennesket som en art i evolusjonsprosessen - antropogenese. Det spesifikke forløpet av antropogenese er ennå ikke fullt ut forstått, men takket være nye paleontologiske funn og moderne forskningsmetoder kan vi håpe at et klart bilde snart nok vil dukke opp.

Hypoteser om menneskelig opprinnelse

Hvis vi ikke tar hensyn til hypotesene om menneskets guddommelige skapelse og dets penetrasjon fra andre planeter som ikke er relatert til biologien, så sporer alle mer eller mindre konsistente hypoteser om menneskets opprinnelse ham tilbake til felles forfedre med moderne primater.

Så, hypotese om menneskelig opprinnelse fra den gamle tropiske primaten tarsier, eller tarsial hypotese, formulert av den engelske biologen F. Wood Jones i 1929, er basert på likheten mellom menneskets kroppsproporsjoner og tarsier, funksjonene i hårfestet, forkortningen av ansiktsdelen av skallen til sistnevnte, etc. Men , er forskjellene i strukturen og vitale aktiviteten til disse organismene så store at de ikke har fått universell anerkjennelse.

Mennesker har til og med for mange likheter med aper. Derfor, i tillegg til de anatomiske og morfologiske egenskapene som allerede er nevnt ovenfor, bør oppmerksomhet rettes mot deres postembryonale utvikling. For eksempel har små sjimpanser mye sparre hår, forholdet mellom hjernevolum og kroppsvolum er mye større, og evnen til å bevege seg på bakbenene er noe bredere enn hos voksne. Til og med puberteten hos høyere primater forekommer mye senere enn hos representanter for andre ordener av pattedyr med lignende kroppsstørrelser.

Cytogenetiske studier avslørte at et av de menneskelige kromosomene ble dannet som et resultat av fusjonen av kromosomer av to forskjellige par som er tilstede i karyotypen til store aper, og dette forklarer forskjellen i antall kromosomer (hos mennesker 2n = 46, og hos menneskeaper 2n = 48 ), og er også et annet bevis på slektskapet mellom disse organismene.

Likheten mellom mennesker og aper er også svært høy i henhold til molekylære biokjemiske data, siden mennesker og sjimpanser har de samme proteinene i blodgruppene AB0 og Rh, mange enzymer, og aminosyresekvensene til hemoglobinkjedene har bare 1,6 % forskjeller, mens med andre aper er dette et avvik noe mer. Og på det genetiske nivået er forskjellene i nukleotidsekvensene i DNA mellom disse to organismene mindre enn 1 %. Hvis vi tar i betraktning den gjennomsnittlige utviklingshastigheten for slike proteiner i beslektede grupper av organismer, kan vi fastslå at menneskelige forfedre skilte seg fra andre grupper av primater for rundt 6–8 millioner år siden.

Apenes oppførsel minner på mange måter om menneskelig atferd, siden de lever i grupper der sosiale roller er tydelig fordelt. Felles forsvar, gjensidig hjelp og jakt er ikke de eneste målene for å skape en gruppe, siden apene i den opplever kjærlighet til hverandre, uttrykker det på alle mulige måter og reagerer følelsesmessig på ulike stimuli. I tillegg er det i grupper erfaringsutveksling mellom enkeltpersoner.

Likhetene mellom mennesker og andre primater, spesielt store aper, finnes således på ulike nivåer av biologisk organisering, og forskjellene mellom mennesker som art bestemmes i stor grad av egenskapene til denne gruppen pattedyr.

Gruppen av hypoteser som ikke stiller spørsmål ved opprinnelsen til mennesker fra felles forfedre med moderne aper inkluderer hypotesene om polysentrisme og monosentrisme.

Startposisjon polysentrisme hypoteser er fremveksten og parallelle evolusjonen av den moderne menneskelige arten i flere regioner på kloden fra forskjellige former for eldgamle eller til og med eldgamle mennesker, men dette er i strid med de grunnleggende bestemmelsene i den syntetiske evolusjonsteorien.

Hypoteser om det moderne menneskets enkeltopprinnelse, tvert imot, postulerer fremveksten av mennesket på ett sted, men divergerer på hvor dette skjedde. Så, hypotese om ekstratropisk opprinnelse til mennesker er basert på det faktum at bare de tøffe klimatiske forholdene på de høye breddegrader i Eurasia kan bidra til "humanisering" av aper. Det ble støttet av oppdagelsen på territoriet til Yakutia av steder som dateres tilbake til den gamle paleolittiske - Diring-kulturen, men det ble senere fastslått at alderen på disse funnene ikke er 1,8–3,2 millioner år, men 260–370 tusen år. Dermed er heller ikke denne hypotesen tilstrekkelig bekreftet.

Den største mengden bevis har for tiden blitt samlet inn til fordel for hypoteser om afrikansk opprinnelse til mennesker, men det er ikke uten sine mangler, som en omfattende bred monosentrisme-hypotese, som kombinerer argumentene til hypotesene om polysentrisme og monosentrisme.

Drivkrefter og stadier i menneskelig evolusjon

I motsetning til andre representanter for dyreverdenen, ble mennesket i sin evolusjonsprosess ikke bare utsatt for biologiske evolusjonsfaktorer, men også for sosiale faktorer, noe som bidro til fremveksten av en art av kvalitativt nye skapninger med biososiale egenskaper. Sosiale faktorer bestemte et gjennombrudd inn i et fundamentalt nytt adaptivt miljø, som ga enorme fordeler for overlevelse av menneskelige populasjoner og kraftig akselererte tempoet i utviklingen.

Biologiske evolusjonsfaktorer som spiller en viss rolle i menneskeskapt til i dag er arvelig variasjon, samt flyten av gener som leverer det primære materialet for naturlig utvalg. Samtidig har isolasjon, befolkningsbølger og genetisk drift nesten fullstendig mistet sin betydning som følge av vitenskapelig og teknologisk fremgang. Dette gir grunnlag for noen forskere til å tro at i fremtiden vil selv minimale forskjeller mellom representanter for forskjellige raser forsvinne på grunn av deres blanding.

Ettersom skiftende miljøforhold tvang menneskelige forfedre til å gå ned fra trærne til åpen plass og bevege seg på to lemmer, ble de frigjorte øvre lemmer brukt av dem til å bære mat og barn, samt til å lage og bruke verktøy. Et slikt verktøy kan imidlertid bare lages hvis det er en klar ide om det endelige resultatet - bildet av objektet, og det er grunnen til at abstrakt tenkning også utviklet seg. Det er velkjent at komplekse bevegelser og tankeprosessen er nødvendig for utviklingen av visse områder av hjernebarken, som skjedde i evolusjonsprosessen. Imidlertid er det umulig å arve slike kunnskaper og ferdigheter; de kan bare overføres fra ett individ til et annet i løpet av sistnevntes liv, noe som resulterte i opprettelsen av en spesiell form for kommunikasjon - artikulert tale.

Dermed inkluderer de sosiale faktorene ved evolusjon menneskelig arbeidsaktivitet, abstrakt tenkning og artikulert tale. Man bør ikke forkaste manifestasjonene av altruisme til den primitive mannen, som tok seg av barn, kvinner og eldre.

Menneskets arbeidsaktivitet påvirket ikke bare utseendet hans, men gjorde det også mulig til å begynne med delvis å lette eksistensforholdene gjennom bruk av ild, produksjon av klær, bygging av boliger, og senere aktivt endre dem gjennom å rydde skog, pløye land osv. I vår tid har ukontrollert økonomisk aktivitet satt menneskeheten under trusselen om en global katastrofe som følge av jorderosjon, uttørking av ferskvannsforekomster og ødeleggelse av ozonskjermen, som igjen kan øke trykket av biologiske faktorer av evolusjon.

Dryopithecus, som levde for rundt 24 millioner år siden, var mest sannsynlig den felles stamfaren til mennesker og aper. Til tross for at han klatret i trær og løp på alle fire lemmer, kunne han bevege seg på to bein og bære mat i hendene. Den fullstendige separasjonen av menneskeapene og linjen som fører til mennesker skjedde for rundt 5–8 millioner år siden.

Australopithecus. Slekten stammer tilsynelatende fra Dryopithecus Ardipithecus, som ble dannet for over 4 millioner år siden på savannene i Afrika som et resultat av avkjøling og tilbaketrekning av skoger, noe som tvang disse apene til å gå over til å gå på baklemmene. Dette lille dyret ga tilsynelatende opphav til en ganske stor slekt Australopithecus("sørlig ape").

Australopithecus dukket opp for rundt 4 millioner år siden og levde i afrikanske savanner og tørre skoger, hvor fordelene med tobent bevegelse ble følt fullt ut. Fra Australopithecus kom to grener – store planteetere med kraftige kjever Paranthropus og mindre og mindre spesialisert Mennesker. Over en periode utviklet disse to slektene seg parallelt, noe som spesielt manifesterte seg i en økning i hjernens volum og komplikasjonen av verktøyene som ble brukt. Funksjoner av slekten vår er produksjon av steinverktøy (Paranthropus brukte bare bein) og en relativt stor hjerne.

De første representantene for den menneskelige slekten dukket opp for rundt 2,4 millioner år siden. De tilhørte arten dyktige mennesker (Homo habilis) og var korte skapninger (omtrent 1,5 m) med et hjernevolum på omtrent 670 cm 3. De brukte grove rullesteinverktøy. Tilsynelatende hadde representanter for denne arten velutviklede ansiktsuttrykk og rudimentær tale. Homo habilis forlot den historiske scenen for rundt 1,5 millioner år siden, og ga opphav til den neste arten - en hetero mann.

Mann oppreist (H. erectus) som en biologisk art dannet i Afrika for rundt 1,6 millioner år siden og eksisterte i 1,5 millioner år, og slo seg raskt ned over enorme territorier i Asia og Europa. En representant for denne arten fra øya Java ble en gang beskrevet som Pithecanthropus("ape-mann"), oppdaget i Kina, ble navngitt Sinanthropa, mens deres europeiske "kollega" er det Heidelberg mann.

Alle disse formene kalles også arkantroper(av eldgamle mennesker). Den oppreiste mannen ble preget av en lav panne, store pannerygger og en hake som skrånende bakover; hjernevolumet hans var 900–1200 cm 3. Overkroppen og lemmene til en rettet mann lignet på det moderne mennesket. Uten tvil brukte representanter for denne slekten ild og laget tveegget økser. Som nyere funn har vist, mestret denne arten til og med navigering, for dens etterkommere ble funnet på avsidesliggende øyer.

Paleoantrop. For rundt 200 tusen år siden oppsto Heidelberg-mennesket Neandertalermann (H. neandertalensis), som det refereres til paleoantropister(gamle mennesker) som levde i Europa og Vest-Asia for mellom 200 og 28 tusen år siden, inkludert under istidene. De var sterke, fysisk ganske sterke og spenstige mennesker med stor hjernekapasitet (enda større enn moderne menneskers). De hadde artikulert tale, laget komplekse verktøy og klær, begravde sine døde, og hadde kanskje til og med noen rudimenter av kunst. Neandertalere var ikke forfedrene til Homo sapiens; denne gruppen utviklet seg parallelt. Deres utryddelse er assosiert med forsvinningen av mammutfaunaen etter den siste istiden, og er kanskje også et resultat av konkurrerende fortrengning fra vår art.

Det eldste funnet av en representant homo sapiens (Homo sapiens) Den er 195 tusen år gammel og kommer fra Afrika. Mest sannsynlig er forfedrene til moderne mennesker ikke neandertalere, men en form for arkantroper, som Heidelberg-mennesket.

Neoantrop. For omtrent 60 tusen år siden, som et resultat av ukjente hendelser, døde arten vår nesten ut, så alle følgende mennesker er etterkommere av en liten gruppe som bare utgjorde noen få dusin individer. Etter å ha overvunnet denne krisen, begynte arten vår å spre seg over hele Afrika og Eurasia. Den skiller seg fra andre arter i sin slankere kroppsbygning, høyere reproduksjonshastighet, aggressivitet og, selvfølgelig, den mest komplekse og mest fleksible oppførselen. Moderne mennesker som bodde i Europa for 40 tusen år siden kalles Cro-Magnons og referer til neoantroper(til moderne mennesker). De var biologisk ikke forskjellige fra moderne mennesker: høyde 170–180 cm, hjernevolum omtrent 1600 cm 3. Cro-Magnons utviklet kunst og religion, de temmet mange arter av ville dyr og dyrket mange arter av planter. Moderne mennesker stammet fra Cro-Magnons.

Menneskeraser, deres genetiske slektskap

Etter hvert som menneskeheten slo seg ned rundt planeten, oppsto det visse forskjeller mellom forskjellige grupper av mennesker angående hudfarge, ansiktstrekk, hårtype, samt hyppigheten av forekomst av visse biokjemiske trekk. Settet med slike arvelige egenskaper karakteriserer en gruppe individer av samme art, forskjellene mellom disse er mindre signifikante enn underarten - løp.

Studiet og klassifiseringen av raser er komplisert av mangelen på klare grenser mellom dem. Hele moderne menneskehet tilhører en art, der tre store raser skilles ut: Australo-Negroid (svart), Caucasoid (hvit) og Mongoloid (gul). Hver av dem er delt inn i små raser. Forskjeller mellom raser kommer ned til egenskaper av hudfarge, hår, form på nese, lepper, etc.

Aussie-negroid, eller ekvatorialløp preget av mørk hudfarge, bølget eller krøllete hår, bred og lett utstående nese, tverrgående nesebor, tykke lepper og en rekke kraniale trekk. kaukasisk, eller eurasisk rase preget av lys eller mørk hud, rett eller bølget mykt hår, god utvikling av mannlig ansiktshår (skjegg og bart), smal utstående nese, tynne lepper og en rekke kranietrekk. Mongoloid(asiatisk-amerikansk) løp preget av mørk eller lys hud, ofte grovt hår, gjennomsnittlig bredde på nese og lepper, flatt ansikt, kraftig fremspring av kinnbeina, relativt stor ansiktsstørrelse, merkbar utvikling av "tredje øyelokk".

Disse tre rasene er også forskjellige i deres oppgjør. Før epoken med europeisk kolonisering var Australo-Negroid-rasen utbredt i den gamle verden sør for Kreftens vendekrets; Kaukasisk rase - i Europa, Nord-Afrika, Vest-Asia og Nord-India; Mongoloid rase - i Sørøst-, Nord-, Sentral- og Øst-Asia, Indonesia, Nord- og Sør-Amerika.

Forskjellene mellom raser gjelder imidlertid bare mindre egenskaper som har adaptiv betydning. Dermed blir huden til negroider brent av en ti ganger høyere dose ultrafiolett stråling enn huden til kaukasiere, men kaukasiere lider mindre av rakitt på høye breddegrader, hvor det kan være mangel på ultrafiolett stråling som er nødvendig for dannelsen av vitamin D.

Tidligere søkte noen mennesker å bevise overlegenheten til en av rasene for å oppnå moralsk overlegenhet over andre. Det er nå klart at rasekarakteristikker bare gjenspeiler de forskjellige historiske veiene til grupper av mennesker, men er på ingen måte forbundet med fordelen eller den biologiske tilbakelentheten til en eller annen gruppe. Menneskeraser er mindre klart definert enn andre dyrs underarter og raser, og kan på ingen måte sammenlignes for eksempel med husdyrraser (som er et resultat av målrettet seleksjon). Som biomedisinsk forskning viser, avhenger konsekvensene av interracial ekteskap av de individuelle egenskapene til mannen og kvinnen, og ikke av deres rase. Derfor er ethvert forbud mot interracial ekteskap eller visse overtro uvitenskapelige og umenneskelige.

Mer spesifikke enn raser er grupper av mennesker nasjonaliteter- historisk dannede språklige, territorielle, økonomiske og kulturelle fellesskap av mennesker. Befolkningen i et bestemt land utgjør dets folk. Med samspillet mellom mange nasjonaliteter kan en nasjon oppstå i en nasjon. Nå er det ingen "rene" raser på jorden, og hver tilstrekkelig stor nasjon er representert av mennesker som tilhører forskjellige raser.

Menneskets biososiale natur

Uten tvil må mennesker som biologisk art oppleve press fra evolusjonære faktorer som mutagenese, befolkningsbølger og isolasjon. Men etter hvert som det menneskelige samfunn utvikler seg, svekkes noen av dem, mens andre tvert imot styrkes, siden på planeten, fanget av globaliseringsprosessene, er det nesten ingen isolerte menneskelige populasjoner igjen der innavl finner sted, og tallene av populasjonene selv er ikke utsatt for kraftige svingninger. Følgelig spiller den drivende faktoren for evolusjonen - naturlig utvalg - takket være medisinens suksesser, ikke lenger den samme rollen i menneskelige populasjoner som den gjør i populasjoner av andre organismer.

Dessverre fører svekket seleksjonspress til en økning i hyppigheten av arvelige sykdommer i populasjoner. For eksempel, i industrialiserte land lider opptil 5 % av befolkningen av fargeblindhet, mens i mindre utviklede land er dette tallet opptil 2 %. De negative konsekvensene av dette fenomenet kan overvinnes takket være forebyggende tiltak og fremskritt innen slike områder av vitenskap som genterapi.

Dette betyr imidlertid ikke at menneskets evolusjon er avsluttet, siden naturlig seleksjon fortsetter å virke, og eliminerer for eksempel gameter og individer med ugunstige kombinasjoner av gener selv i de proembryonale og embryonale periodene av ontogenese, samt resistens mot patogener av forskjellige sykdommer. I tillegg leveres materialet for naturlig utvalg ikke bare av mutasjonsprosessen, men også av akkumulering av kunnskap, evnen til å lære, oppfatningen av kultur og andre egenskaper som kan overføres fra person til person. I motsetning til genetisk informasjon, overføres erfaring akkumulert under prosessen med individuell utvikling både fra foreldre til avkom og i motsatt retning. Og det oppstår allerede konkurranse mellom samfunn som er forskjellige kulturelt. Denne formen for evolusjon, unik for mennesker, kalles kulturell, eller sosial evolusjon.

Imidlertid utelukker ikke kulturell evolusjon biologisk evolusjon, siden den ble mulig bare på grunn av dannelsen av den menneskelige hjernen, og menneskelig biologi i seg selv er for tiden bestemt av kulturell evolusjon, siden i fravær av samfunn og mangfold av bevegelser, gjør visse soner ikke dannes i hjernen.

Dermed har en person en biososial natur, som etterlater et avtrykk på manifestasjonen av biologiske, inkludert genetiske, lover som styrer hans individuelle og evolusjonære utvikling.

Sosialt og naturlig miljø, menneskelig tilpasning til det

Under sosialt miljø forstå, først og fremst, de sosiale, materielle og åndelige betingelsene for hans eksistens og aktivitet rundt en person. I tillegg til det økonomiske systemet, sosiale relasjoner, sosial bevissthet og kultur, inkluderer det også det umiddelbare miljøet til en person - familie, arbeid og studentgrupper, så vel som andre grupper. Miljøet har på den ene siden en avgjørende innflytelse på dannelsen og utviklingen av personlighet, og på den andre siden endres det selv under påvirkning av en person, noe som medfører nye endringer i mennesker, etc.

Tilpasning av individer eller deres grupper til det sosiale miljøet for å realisere deres egne behov, interesser, livsmål og inkluderer tilpasning til forholdene og arten av studier, arbeid, mellommenneskelige relasjoner, økologiske og kulturelle miljø, betingelser for fritid og hverdagsliv, samt som deres aktive endring for å tilfredsstille dine behov. Det å endre seg selv, sine motiver, verdier, behov, atferd osv. spiller også en stor rolle i dette.

Informasjonsmengder og emosjonelle opplevelser i det moderne samfunnet er ofte hovedårsaken til stress, som kan overvinnes ved hjelp av tydelig selvorganisering, fysisk trening og autotrening. I noen spesielt alvorlige tilfeller er det nødvendig med et besøk hos en psykoterapeut. Et forsøk på å finne glemsel av disse problemene gjennom overspising, røyking, drikking av alkohol og andre dårlige vaner fører ikke til ønsket resultat, men forverrer bare kroppens tilstand.

Det naturlige miljøet har ikke mindre innflytelse på mennesker, til tross for at mennesker har prøvd å skape et behagelig kunstig miljø for seg selv i omtrent 10 tusen år. Å stige til en betydelig høyde på grunn av en reduksjon i oksygenkonsentrasjonen i luften fører dermed til en økning i antall røde blodlegemer i blodet, økt pust og hjertefrekvens, og langvarig eksponering for åpen sol bidrar til økt hudpigmentering - soler seg. Imidlertid passer de oppførte endringene inn i normen for reaksjonen og er ikke arvet. Folk som har levd under slike forhold i lang tid kan imidlertid ha noen tilpasninger. Således, blant nordlige folk, har nesebihulene et mye større volum for å varme opp luften, og størrelsen på de utstikkende delene av kroppen reduseres for å redusere varmetapet. Afrikanere har mørkere hudfarge og krøllete hår fordi pigmentet melanin beskytter kroppsorganene mot inntrengning av skadelige ultrafiolette stråler, og hårhetten har varmeisolerende egenskaper. Europeernes lyse øyne er en tilpasning til en mer akutt oppfatning av visuell informasjon i skumring og i tåke, og den mongoloide formen på øynene er et resultat av naturlig utvalg for påvirkning av vind og støvstormer.

Disse endringene krever århundrer og årtusener, men livet i et sivilisert samfunn innebærer noen endringer. Dermed fører en reduksjon i fysisk aktivitet til et lettere skjelett, en reduksjon i styrke og en reduksjon i muskelmasse. Lav mobilitet, overflødig kaloririk mat, stress fører til en økning i antall overvektige mennesker, og tilstrekkelig proteinernæring og fortsatt dagslys ved hjelp av kunstig belysning bidrar til akselerasjon - akselerert vekst og pubertet, og en økning i kroppsstørrelse .

1. Arvelighet er organismenes egenskap til å overføre strukturelle trekk og

livsaktivitet fra generasjon til generasjon.

2. Det materielle arvegrunnlaget er kromosomer og gener, som lagrer informasjon om organismens egenskaper. Overføring av gener og kromosomer fra generasjon til generasjon

takket være reproduksjon. Utvikling av en datterorganisme fra en celle - zygote

eller en gruppe celler i mors kropp i ferd med reproduksjon. Lokalisering i

cellekjerner involvert i reproduksjon, gener og kromosomer som bestemmer

datterorganismens likhet med moren.

3. Arvelighet er en faktor i evolusjonen, grunnlaget for likheten mellom foreldre og avkom, individer av samme art.

4. Variabilitet er en felles egenskap for alle organismer for å tilegne seg nye egenskaper i prosessen med individuell utvikling.

5. Typer variabilitet: ikke-arvelig (modifikasjon) og arvelig (kombinativ, mutasjonell).

6. Ikke-arvelige endringer er ikke knyttet til endringer

gener og kromosomer, ikke arves, oppstår under påvirkning av faktorer

ytre miljø, forsvinner over tid. Manifestasjon av lignende modifikasjoner

endringer i alle individer av arten (for eksempel i kulde blir hestens pels

tykkere). Forsvinning av modifikasjonsendringer ved avslutning av faktoren,

forårsaker denne endringen (bruning forsvinner om vinteren, ettersom forholdene forverres

modifikasjonsvariabilitet: soling om sommeren, vektøkning

dyr med god fôring og vedlikehold, utvikling av visse muskelgrupper

når du spiller sport.

7. Arvelige endringer er forårsaket av endringer

gener og kromosomer, er arvet, varierer mellom individer innenfor

av én art opprettholdes gjennom hele livet til individet.

8. Kombinativ variasjon. Manifestasjon

kombinativ variasjon under kryssing, dens avhengighet av fremveksten av nye

kombinasjoner (kombinasjoner) av gener hos avkom. Kilder til kombinativ

variasjon: utveksling av seksjoner mellom homologe kromosomer, tilfeldig

kombinasjon av kjønnsceller under befruktning og dannelse av en zygote. Variert

kombinasjoner av gener - årsaken til rekombinasjon (ny kombinasjon) av foreldrenes

tegn hos avkommet.

9. Mutasjoner er plutselige, vedvarende endringer.

gener eller kromosomer. Resultatet av mutasjoner er utseendet til nye egenskaper hos barnet

organismer som var fraværende i foreldrene, for eksempel korte ben

sau, mangel på fjærdrakt hos kyllinger, albinisme (mangel på pigment). Nyttig,

skadelige og nøytrale mutasjoner. De fleste mutasjoner er skadelige for kroppen

på grunn av manifestasjonen av nye tegn som ikke samsvarer med dens habitat.

10. Arvelig variasjon er en faktor i evolusjonen.

Fremkomsten av nye karakterer i organismer og deres mangfold er materiale for

handlingene til naturlig utvalg, bevaring av individer med endringer,

tilsvarende habitatet, dannelsen av tilpasningsevnen til organismer til

endrede miljøforhold.

2. Naturlige og kunstige økosystemer, deres funksjoner.

1. Økosystem - en samling av levende organismer av forskjellige arter sammenkoblet

og med komponenter av livløs natur, metabolisme og energiomdannelse

et bestemt område av biosfæren.

2. Økosystemstruktur:

Arter - antall arter som lever i et økosystem og

forholdet mellom deres antall. Eksempel: ca 30 arter som vokser i en barskog

planter, i en eikeskog - 40-50 arter, i en eng - 30-50 arter, i fuktig

tropisk skog - over 100 arter;

Romlig - plassering av organismer i

vertikale (lagdelte) og horisontale (mosaikk) retninger. Eksempler:

tilstedeværelsen av 5-6 lag i en løvskog; forskjeller i plantesammensetning

kant og i kratt av skogen, i tørre og fuktige områder.

3. Fellesskapskomponenter: abiotiske og biotiske.

Abiotiske komponenter av livløs natur - lys, trykk, fuktighet, vind,

relieff, jordsammensetning osv. Biotiske komponenter: organismer - produsenter,

forbrukere og ødeleggere.

4. Produsenter - planter og noen bakterier,

lage organiske stoffer fra uorganiske ved hjelp av energi

sollys.

5. Forbrukere - dyr, noen planter og

bakterier som lever av tilberedte organiske stoffer og bruk

6. Ødeleggere er sopp og noen bakterier,

ødelegge organisk materiale til uorganisk materiale, livnære seg av lik,

planterester.

7. Sirkulasjonen av stoffer og energitransformasjoner -

en nødvendig betingelse for eksistensen av ethvert økosystem. Overføring av stoffer og energi til

næringskjeder i økosystemet.

8. Økosystems bærekraft. Stabilitetsavhengighet

økosystemer på antall arter som lever i dem og lengden på næringskjeder: jo flere

arter, næringskjeder, jo mer stabilt er økosystemet fra stoffets syklus.

9. Kunstig økosystem - skapt som et resultat

menneskelig aktivitet. Eksempler på kunstige økosystemer: park, åker, hage,

10. Forskjeller mellom et kunstig økosystem og et naturlig:

Et lite antall arter (for eksempel hvete og noen

typer ugress i en hveteåker og tilhørende dyr)

Overvekt av organismer av en eller flere arter

(hvete i åkeren);

Korte næringskjeder på grunn av det lille antallet arter;

Ulukket sirkulasjon av stoffer pga

betydelig fjerning av organiske stoffer og deres fjerning fra syklusen i form

Lav stabilitet og manglende evne til

selvstendig tilværelse uten menneskelig støtte.

BILLETT#12