Історичний розвиток органічного світу

Поняття «еволюція» означає поступовий, закономірний перехід з одного стану в інший

Термін «еволюція» ввів у біологію швейцарський натураліст Ш. Бонне (1762 р .) .

Ч . Дарвін — англійський природознавець, основоположник теорії еволюції. Під час кругосвітньої подорожі (1831— 1836) зібрав багатий науковий матеріал, що став

основою його головної праці «походження видів» (1859) . Еволюція, за Ч Дарвіном, полягає в безперервних пристосувальних змінах видів

Передумова еволюції: спадкова (індивідуальна) мінливість

Рушійні сили: боротьба за існування та природний добір

Еволюція — поступове ускладнення й підвищення організації живих істот (еволюція має прогресивний характер)

Мінливість

Групова (неспадкова, визначена)

Індивідуальна (спадкова, невизначена)

Співвідносна

(кореляційна)

Подібна зміна всіх особин потомства в одному напрямку внаслідок впливу певних умов

Поява різноманітних незначних відмінностей в особин одного сорту, породи, виду, якими, існуючи у схожих умовах, одна особина відрізняється від інших Не виключена можливість і різних відхилень

Зміна структури або функції однієї частини нерідко обумовлює також певні зміни інших

Ч Дарвін дав таке визначення природного добору: «Збереження корисних відмінностей або змін і знищення шкідливих я назвав природним добором або переживанням найбільш пристосованих» . Під природним добором розуміють здій-

снюваний у природі процес збереження й переважного розмноження в ряді поколінь особин, що мають корисні для їхнього життя і розвитку пристосувальні ознаки, що виникли в результаті різноспрямова-ності індивідуальної мінливості

Рушійний добір (прямий, провідний)

Кожний вид складається не з абсолютно однакових особин При тривалій зміні зовнішнього середовища в одному напрямку створюються умови, при яких окремі мутації виявляються корисними й зберігаються в ході добору. Обумовлює постійну зміну пристосувань видів відповідно до змін умов середовища

Стабілізуючий добір

У малозмінних умовах існування збільшується чисельність особин із середньою нормою реакції . Із покоління в покоління відтинаються крайні форми, а закріплюються організми з певною нормою реакції

Дизруптивний добір (розриваючий, спрямований проти проміжних форм)

Іноді умови зовнішнього середовища змінюються таким чином, що перевагу одержують крайні форми . Кількість таких форм швидко збільшується, що може привести до перетворення виду

Кількість особин і їхня різноманітність

Частота мутацій

Інтенсивність розмноження

Частота зміни поколінь

Розміри ареалу і різноманітність умов життя в ньому

Ізоляція, що перешкоджає схрещуванню

Синтетична теорія еволюції сформувалася на початку 40-х рр .

ХХ ст. Вона являє собою вчення про еволюцію органічного світу,

розроблене на основі даних сучасної генетики, екології і класичного дарвінізму.

Матеріалом для еволюції служать, як правило, дуже дрібні зміни спадковості - мутації . Мутаційна мінливість - постачальник матеріалу для добору - носить випадковий і спрямований характер

Основним рушійним фактором еволюції є природний відбір, що виникає на основі боротьби за існування

Найменшою одиницею еволюції є популяція

Еволюція носить дивергентний характер, тобто один таксон може стати предком кількох дочірніх таксонів, але кожний вид має єдиний предковий вид, єдину предкову популяцію

Еволюція має поступовий і тривалий характер . Видоутворення як етап еволюційного процесу являє собою послідовну зміну однієї тимчасової популяції низкою наступних тимчасових популяцій

Вид складається з безлічі підвидів і популяцій . Однак відомо чимало видів з обмеженими ареалами, у межах яких не вдається відокремити самостійні підвиди, а реліктові види можуть складатися з єдиної популяції Доля таких видів, як правило, недовговічна

Вид існує як цілісне й замкнуте утворення . Цілісність виду підтримується міграціями особин з однієї популяції до іншої, при яких спостерігається обмін генами

Оскільки основним критерієм виду є несхрещуваність з іншими видами (репродуктивна ізоляція), то цей критерій не стосується форм, у яких не спостерігається статевий процес

Макроеволюція йде лише шляхом мікроеволюції (ті самі передумови та рушійні сили)

Будь-який реальний таксон має монофілетичне (від одного предка) походження

Еволюція має неспрямований характер, тобто не йде у напрямку якої-небудь кінцевої мети

Еволюція має необернений характер . Організм (популяція, вид) не може повернутися до колишнього стану, вже здійсненому в низці його предків

Мікроеволюція - це сукупність еволюційних процесів, які відбуваються на рівні популяцій . Мікро-

еволюція закінчується утворенням нових видів .

Відповідно до синтетичної теорії еволюції, у популяціях діють, крім основних факторів еволюції - мутацій, боротьби за існування й до-

бору,- і так звані елементарні фактори еволюції: хвилі життя, дрейф генів, ізоляція .

Хвилі життя (популяційні хвилі) — це періодичні коливання розмірів популяцій за числом особин (С С Четвериков) Причини цих коливань різноманітні, вони можуть бути біотичні та абіотичні (запаси їжі, кількість хижаків, конкурентів, кліматичні умови ро-

ку тощо) Після збільшення числа особин у популяції відбувається закономірне його зменшення і т д Хвилі життя самі по собі не викликають спадкової мінливості, але вони сприяють зміні частот алелів у популяціях.

Типи ізоляції

Географічна

Екологічна

Сезонна

Етологічна

Генетична

Пов’язана з територіальним розмежуванням груп

Потенційні партнери по спарюванню займають різні екологічні ниші й не зустрічаються

Терміни розмноження в потенційних партнерів настають не одночасно

Залежить від особливостей поведінки партнерів у період розмноження

Партнери мають істотні генетичні розходження

Географічне

Екологічне

Гібридогенне

Поліплоїдизація

Пов’язане з розширенням ареалу вихідного виду або виду з розчленовуванням ареалу на ізольовані частини історично виниклими фізичними перешкодами (зміна клімату, гори, річки)

V У

Популяції одного виду можуть опинитися в різних умовах існування, хоча й залишаються в межах свого ареалу

V V

Новий вид виникає в результаті схрещування між особинами споріднених видів, коли гібридні нащадки, у свою чергу, здатні до парування між собою та утворення нових плідних поколінь

V j

Поліпоїди виникають у природних умовах, життєстійкі форми розповсюджуються й дають початок новому виду (переважно в рослин)

V У

Форми пристосованості організмів до умов навколишнього середовища

Пристосованість видів не може бути абсолютною, вона завжди відносна й корисна лише в тих умовах середовища, в яких відбувався природний добір Наприклад, форма тіла, органи дихання та інші особливості риб доцільні лише за умов життя у воді й зовсім не придатні при наземному існуванні

Пристосування ніколи не буває абсолютно досконалим Отруйних змій поїдають їжаки, мангусти, деякі птахи Відносність пристосування обумовлена й тим, що саме середовище змінюється, тому адаптації, вироблені в одних умовах існування, втрачають своє значення в інших

Захисна форма тела

Застережливе забарвлення

Мімікрія

гусінь схожа на суху гілку

плями, що нагадують очі, на тілі гусені

оса

крила комах схожі на листок

яскраві жовті плями на тілі саламандри

Квіткова муха

Макроеволюція — це надвидова еволюція, процес утворення з видів нових родів, із родів — нових родин і т д Вона відбувається в іс-

торично тривалі проміжки часу й недоступна безпосередньому вивченню

Філетична еволюція

Дивергенція

Конвергенція

Паралелізм

Біологічний прогрес

Біологічний регрес

Зростання пристосованості організмів до навколишнього середовища (за О . М . Сєверцовим): збільшення чисельності; розширення ареалу;

прогресивна диференціація — збільшення числа систематичних груп, що складають даний таксон

Зниження пристосованості до навколишнього

середовища:

зниження чисельності;

звуження ареалу;

поступове чи швидке зменшення видового різноманіття групи може призвести до вимирання

Ароморфоз (арогенез, морфофізіологічний прогрес)

Ідіоадаптація

(алогенез)

Загальна дегенерація (катагенез)

Підвищення організації; розвиток пристосувань широкого значення;

розширення ареалу

Розвиток пристосувань вузького значення; розширення ареалу

Різке спрощення будови та способу життя

Порівняння будови і процесів життєдіяльності Завдяки дослідженням Т. Гекслі, К . Гегенбауера,

О . О . Ковалевського та інших уче

них були розроблені еволюційні поняття про гомології, аналогії, рудименти, атавізми .

Гомології — це відповідність загального плану будови органів різних видів, зумовлені їхнім спільним походженням

Аналогії — це зовнішня подібність видів за будовою органів, які мають різне походження, проте виконують однакові функції

Рудименти — це органи, недорозвинені чи спрощені у певних видів порівняно з подібними утворами предкових форм унаслідок втрати своїх функцій протягом філогенезу

Атавізми — прояв у окремих представників виду рис, притаманних їхнім предкам

М . О. Сєверцов доповнив біогенетичний закон:

1) в онтогенезі звичайно повторюється будова не дорослих стадій предків, а їхніх зародків;

2) в онтогенезі можуть виникати спеціальні пристосування до тих умов, у яких розвиваються зародки;

3) в ембріонів можуть виникати мутації, які далі змінюють ознаки дорослої тварини

Вивчаються викопні залишки вимерлих організмів і виявляються їхні подібність і відмінність із сучасними організмами В одних

випадках вдалося встановити перехідні форми, в інших — філогенетичні ряди (ряди видів, що послідовно замінюють один одного)

Реконструйовані перші ссавці за знайденими залишками кісток: а) диметродон, б) циногнатус (середина тріасового періоду)

Відбиток на камені археоптеріксу — перехідної форми між плазунами та птахами (150 млн років тому)

Еволюція відбувається з різною швидкістю, у різні періоди

Еволюція організмів різних типів відбувається з різною швидкістю

Нові види утворюються не із високорозвинених і спеціалізованих форм, а навпаки, з відносно простих, неспеціалізованих форм

Еволюція не завжди йде від простого до складного

Еволюція торкається популяцій, а не окремих особин, і відбувається в результаті процесів муту-вання, диференціального відтворення, природного добору та дрейфу генів

Гіпотеза

Суть гіпотези

І . Абіогенез

Самозародження

Раптове виникнення складноорганізованих живих істот

Спонтанне зародження

Життя виникало неодноразово з речовин неживої природи

Біохімічна еволюція

Життя виникло як наслідок багатоетапних процесів, які підпорядковуються природним законам . Теорія Опаріна

ІІ . Біогенез

Панспермія

Життя занесене на нашу планету ззовні

Гіпотеза стаціонарного стану

Життя існувало завжди

Креаціонізм

Життя створене надприродною істотою в певний час

Біологічній еволюції передувала хімічна еволюція органічних речо-

вин, яка тривала протягом кількох сотень мільйонів років .

Первинна атмосфера Землі складалась із вуглекислого газу, метану, аміаку, оксидів сірки, сірководню та водяної пари Озонового шару не було, і до поверхні суходолу та Світового океану надходив потік космічного та ультрафіолетового сонячного випромінювання Унаслідок підвищеної вулканіч-

ної активності у води Світового океану й атмосферу потрапляли різноманітні хімічні сполуки У морській воді в умовах випромінювання та проходження через них електричних розрядів (блискавки), утворювались деякі органічні сполуки

Коацервати — скупчення нуклео-тидів, амінокислот, невеликих ланцюжків з амінокислот, моносахаридів тощо, яке відокремлене від води поверхнею розділу Протягом мільйонів років такі структури ускладнювалися внаслідок включення до їх складу нових різноманітних білкових

молекул, завдяки вип’ячуванню окремих її ділянок усередину або назовні

Еволюційно закріплювалися лише такі системи, які були здатні до саморегуляції й самовідродження Це були перші живі організми — протобіонти

Перші організми були анаеробними гетеротрофами У той час коли метаболізм певних істот базувався на гліколізі, інші виробляли здатність використовувати атмосферний вуглекислий газ для утворення різних органічних речовин, треті навчилися фіксувати атмосферний азот

Унаслідок зменшення запасу абіогенних органічних речовин виникла жорстока конкуренція, яка прискорила процес еволюції первинних гетеротрофів . Виключною подією стало виникнення фотосинтезу Він звільнив життя від залежності від органічних сполук абіогенного походження Перші фотосинтезуючі істоти одержували водень шляхом розщеплення органіки або сірководню, тобто фотосинтез був безкисневим

Потім ціанобактерії засвоїли фото-розщеплення води . Побічним продуктом такого фотосинтезу стає кисень . Його накопичення в атмосфері привело до ускладнення життя первинних гетеротрофів Деякі з них вимерли, інші знайшли середовище, де кисень відсутній, треті пішли шляхом, який привів до виникнення еукаріотичних клітин . Частина з них утворила симбіоз з аеробними істотами .

Частково первинні гетеротрофи поглинали аеробні клітини, не розщеплюючи, а зберігаючи їх як «енергетичні станції» — утворилися мітохондрії . !нша частина вступала в симбіоз з первинними фотосинтетиками, зберігая їх у вигляді хлоропластів . Такі симбіонти дали початок царству Рослини

Єдиний генетичний код у всіх організмів, наявність однакових механізмів матричного синтезу нуклеїнових кислот і білків

Клітина - єдина елементарна одиниця живого, схожий біохімічний склад клітин; наявність і однотипність будови органоїдів

Походження живих клітин тільки з інших клітин

Процеси зберігання, передачі, реалізації та зміни генетичної інформації у всіх клітин універсальні

Наявність у багатьох типів тварин гомологічних органів та систем

Схожість зародків на ранніх стадіях розвитку

У людини (і деяких тварин) зустрічаються атавізми та рудименти

Палеонтологами знайдені перехідні форми

Серед класів є як примітивні, так і високорозвинені представники

Період

Клімат і середовище

Розвиток органічного світу

Тварини

Рослини І

Архейська ера

-

Активна вулканічна діяльність . Анаеробні умови життя на невеликих глибинах морів

Сліди життя незначні Породи органічного походження вказують на існування бактерій і водоростей

Протерозойська ера

-

Поверхня планети являє собою голу пустелю . Клімат холодний . У кінці ери до складу атмосфери входить 1 % вільного кисню

Виникли всі типи безхребетних тварин Широко розповсюджені найпростіші, кишковопорожнинні, губки Поява первинних хордових - підтипу безчерепних

Розповсюджені переважно одноклітинні зелені водорості

Палеозойська ера

Кембрій

ський

Холодний клімат змінюється сухим та теплим

Ордовиць-

кий

Процвітають морські безхребетні

Дуже поширені водорості

Силурійсь

кий

Спочатку сухий, а потім вологий із потеплінням клімат

Бурхливий розвиток коралів, трилобітів Поява безщелепних хребетних - щиткових. Вихід рослин на сушу (псилофіти)

Період

Клімат і середовище

Розвиток органічного світу

Тварини

Рослини

Архейська ера

Кам’яно

вугільний

Рівномірно теплий і вологий клімат змінюється

Розквіт земноводних Виникнення перших плазунів . Поява літаючих форм комах, павуків, скорпіонів

Розквіт папоротеподібних . Пояси насінних папоротей

Пермський

Різка зональність клімату Завершення гороутворення, відступ морів

Швидкий розвиток плазунів . Вимирання трилобітів

Зникнення кам’яновугільних лісів. Багата флора голонасінних

Мезозойська ера

Тріасовий

Послаблення кліматичної зональності, посилення температурної різниці Початок руху материків

Початок розквіту плазунів Поява перших ссавців, справжніх кісткових риб

Розповсюдження папоротеподібних . Відмирання насінних папоротей

Юрський

Клімат, спочатку вологий, замінюється посушливим на екваторі Рух континентів, формування Атлантичного океану

Панування плазунів Поява археоптерикса . Процвітання головоногих молюсків

Панування голонасінних

Крейдовий

Похолодання клімату, збільшення площі Світового океану, нове підняття суші . !нтен-сивне гороутворення

Різке скорочення чисельності папоротей й голонасінних . Поява і поширення насінних

Поява вищих ссавців і справжніх птахів, хоча зубаті птахи ще поширені Переважають кісткові риби Вимирання великих рептилій

Кайнозойська ера

Палеоген,

неоген

Рівномірний теплий клімат Ытенсивне гороутворення, рух континентів, обособлення Каспійського, Середземного, Чорного та Азовського морів

Розповсюджені кісткові риби Вимирання численних форм головоногих молюсків З’являються численні ряди ссавців, серед яких і примати Поява парапітеків, дріопітеків

Панування покритонасінних. Склад флори наближується до сучасного

Антропоген

Неодноразові зміни потепління й охолодження

Поява і розвиток людини

Тваринний і рослинний світ набув сучасного вигляду

Антропогенез — процес історико-еволюційного формування людини, первинного розвитку її трудової

діяльності, мови, а також суспільства .

Дріопітек

Австралопітек

Найдавніша

людина

Прадавні люди

Кроманьйонець

Сучасна людина

Знаряддя праці відсутні

Використовують природні предмети як знаряддя праці

Виготовлення примітивних кам’яних знарядь

Ретельна обробка кам’яних знарядь, знаряддя з кісток

Виготовлення складного знаряддя праці

Виготовлення складних знарядь і механізмів

Стадний

спосіб

життя

Прямоходіння Стадний спосіб життя . Відсутність мови Використання вогню

Суспільний спосіб життя . Підтримання вогню

Родинна община Постійне користування вогнем, вміння добувати його Використовування печер для житла

Суспільство Будівництво поселень Поява звичаїв . Виникнення мистецтва, землеробства

Найвищі досягнення в науці, техніці, мистецтві