Uploaded bygogzez
PPT, PDF769 views

Пути эволюции

Документ рассматривает основные законы эволюции и видообразования, подчеркивая необходимость изучения процессов изменений, происходящих во времени. Основное внимание уделяется биологической эволюции и классификации организмов, описываемой через типологию, систематику и таксономию. Также обсуждаются исторические аспекты эволюционной теории, включая работы таких ученых, как Ламарк и Кювье.

Embed presentation

Download to read offline
Пути эволюции Основные законы эволюции и видообразования
О том, как надо следить за изменениями • Основной интерес для нас представляют те разделы науки, которые описывают во времени различные изменения, которые происходящие в мире и на нашей планете. • В отличие от случайных изменений – событий – мы будем говорить об изменениях, которые подчиняются общим законам. • Мы уже говорили о том, что относительно быстрые изменения называют динамикой, а более медленные эволюцией. • Такое деления достаточно удобно, но надо помнить, что оно до известной степени, является условным. • Мы уже говорили об эволюции Универсума в целом, эволюции солнечной системы и Земли.
Какие типы эволюционных процессов на Земле мы изучаем. • Описывая эволюционные процессы на Земле мы говорили о геологической эволюции, возникновении и эволюции жизни и о возникновении и эволюции человека. • Исторически получилось так. что предбиологическая и биологическая эволюция начали изучаться раньше всего. В этой области достигнуты большие успехи. • Именно биологической эволюции и будет посвящена эта лекция. • Сразу отметим главное – биологическая эволюция тесно связана с процессами видообразования. • В этой лекции мы будем рассматривать процессы биологической эволюции и процессы видообразования.
О принципиальных трудностях изучения любого эволюционного процесса • Эволюция может рассматриваться как медленное непрерывное изменения свойств объектов и их набора в течение времени. • Из этого утверждения вытекает, что для изучения эволюции необходимо знать набор (состав, количество) рассматриваемых объектов и знать их свойства. • Для этого набор и свойства объектов необходимо зафиксировать. • В конечном итоге фиксация подразумевает стабильность, то сеть неизменность свойств объектов и их набора во времени. • Таким образом возникает принципиальная трудность: надо изучать и описывать то, что изменяется во времени. Само же определение изменяемого предполагает его неизменность.
Квазистационарное допущение • Поскольку эволюция, по крайне мере в биологии и геологии, а также в ряде других даже социальных науках, описывается достаточно медленными процессами, оказывается сравнительно медленной, можно описать изучаемые объекты (их набор и свойства) в предположении, что они неизменны. • Только вслед за этим можно на этой основе следить за изменениями. • Это на самом деле является базовым допущением теории любого эволюционного процесса. Назовём его квазистационарным допущением. • Строго обосновать это допущение не возможно. • Его разумность в каждом отдельном случае подтверждается только практическим опытом.
О связи эволюционных процессов и классификации • Если рассматривается эволюция небольшой группы объектов, то достаточно знать, чем эта группа отличается от других объектов (сущностей, как мы в общем виде называли их в предыдущих лекциях) и описать их основные (кардинальные свойства). • При большом числе объектов, которые и отличаются друг от друга и в то же время имеют общие свойства, описание и набора, и свойств объектов усложняется. • Для успешности этого описания нужно разбить все объекты (сущности) в соответствии с их свойствами. • Такое разбиение делается на основе классификации. • Мы уже коротко говорили о классификационных системах ранее. • Теперь мы вернёмся к этой проблеме применительно к изучению процессов биологической эволюции.
Что такое типология • Для того, чтобы каким-то образом упорядочить множество объектов (сущностей), основываясь на анализе их свойств требуется их каким-то образом расчленить, а затем сгруппировать вместе наиболее близкие сущности. Такая группировка делается на основе сравнительного анализа. • Анализ делается на основе создания представления о моделях (см. ранее) и типов. • В общем, соответствующая наука называется типология. Название является комбинацией двух греческих слов typos – отпечаток, форма - и logos – слово, мысль. • Проблемы типологии возникают во всех науках, которые имеют дело с разнородными множествами сущностей. • Опытные сведения – предмет эмпирической типологии. Построением идеальных моделей и обобщением признаков занимается теоретическая типология.
Что такое классификация • Система соподчинённых классов, подклассов и т.д различных сущностей, которая используется в типологии, называется классификацией. • Термин классификация происходит от латинского слова classis – разряд, класс. • Научная классификация отражает систему законов, которые присущи данной области знаний. • Классификации делятся на естественные и искусственные. • Естественные классификации занимаются реальными сущностями. Примером могут служить таблица Менделеева и классификация органических соединений. • Примерами искусственных классификация являются библиотечно-библиографичекие классификации, классификации изобретения и т.д.
Что такое систематика и такосномия • Правилами составления классификационных систем занимается систематика. • Общее рассмотрение классификаций и систематик даётся таксономией. • Чёткое разделение трёх разделов типологии: классификации, систематики и таксономии важно только для биологических наук. • Мы даём здесь эти определения только потому, что в будущей работе студентов нашего института необходимость представления о всех этих трёх терминах важна для редакторов и книгоиздателей. Кроме того, любой специалист, заканчивающий наш институт будет встречаться с системами библиотечно-библиографических классификаций, классификации патентов и т.д.
Ещё несколько дополнительных слов о систематике • Говоря о систематике следует повторить мысль нашего учёного А.П. Тахджаняна. • Он говорил, что «систематика есть одновременно и фундамент биологии и её конец…. • Без систематики мы никогда не поймём жизнь в её изумительном многообразии, возникшем в результате долгой эволюции.»
Немного истории • Вопросами систематики растений начали заниматься уже в Древней Греции. Так например, ученик Аристотеля Теофраст вместе с Платоном описал около 200 растений. • Впоследствии Педан Диоскорид описал около 600 видов растений. В отличие от Теофраста, делившего растения на деревья, кустарники и т.д. Он производил группировку растений по их свойствам: запаху, в питательным характеристикам, возможностям использования в медицине. • Большой успех в описании многочисленных растений был достигнут римлянином Плинием старшим. • Одному человеку очень трудно самому описать и довести до сведения других описание многих растений сразу. Именно поэтому большой прогресс в деле описания и классификации растений был вызван изобретением книгопечатания.
Дополнительные сведения по истории классификационных систем • В 1813 году швейцарский ботаник Декандоль ввёл в употребление термин таксономия. • К этому времени были основательно разработаны естественные классификации растений, животных и кристаллов. • Кроме того в те годы были уже хорошо разработано несколько известны различных классификаций для библиотечного дела. • Среди последних широко использовался так называемый факультетский принцип создания классификаций. • Сами библиотечные классификации того времени часто использовали дихотомическое (см ранее) деление.
Карл Линней • Прекрасную систему класси- фикации растений и животных разработал шведский ботаник Карл Линней. • Эта система лежит в основе всех современных классификаций живых существ. • В своих классификационных системах Линней исходил из допущения о неизменности ви- дов: «Видов столько, сколько их создал Бог».
Система классификации Линнея • На рисунке справа изображён снимок титульного листа одной из книг систе- матики Линнея. Всего было 36 томов этого описания, изданных самим Линнеем. • Основной единицей классификации по Линнею является вид. • Ближайшие виды объединяются в род. названия вида и рода на латинском языке – это основа научного наимено- • вания живых существ. • Роды объединяются в семейства. • Далее идут отряды, классы и типы.
Современная классификация живых организмов • Количество структурных единиц в современных классификациях (в систе- матике) потребовалось увеличить. • Однако в основе современных систем лежат названия, предложенные самим Линнеем. • По мере возможности на каждый вид заводится специальная карточка. • Пример такой карточки приведён на рисунке. • Число видов в природе оценивается в 2 миллиона. Не все они ещё описаны.
Великий поэт и натуралист Гёте • Большинство из нас знает Гёте как одного из величайших писателей и поэтов. • На самом деле Гёте был универсальным гением. По масштабу его дарования и широте интересов он личность того же масштаба, что и Аристотель и Леонардо да Винчи. • Гёте интересовался морфологией • (строением) животных и растений. • Он увлекался также минералами и их систематикой. • В память о заслугах Гёте в минералогии один из новооткрытых минералов назван гетитом.
Единство классификаций неорганического и органического мира • Несмотря на то, что основные результаты естественно- научной деятельности Гёте устарели, основная идея высказанная им и развитая затем многими учёными состоит в том, что описание органической и неорганической природы должно строиться на неких единых принципах. • Со временем стали говорить о наличии двух царств органической природы – царстве животных, и царстве растений. Иногда к ним добавляли царство минералов, то есть царство неживой природы. • Накопление знаний о мире простейших живых форм породило представления об ещё одном царстве живой природы – царстве протокариотов. • Сейчас в живой природе выделяют большее количество царств.
Ещё раз о царствах живой природы • Первоначально весь мир делили только на два царства: царство живой и неживой природы. • Ныне даже живой мир делят на несколько царств. Число этих царств спорное. Иногда говорят о четырёх царствах, иногда о пяти и даже шести. • Пять царств это: растения, животные, грибы и два царства одноклеточных – ядерные и безъядерные (проткариоты и эукариоты). • Для удобства иногда царства группируют в две империи. Иногда империи делят на подимперии, а царства на подцарства. Аналогично вводят подтипы, подклассы и т.д.
Ещё немного об империях и царствах живой природы • В настоящее время принято говорить о двух империях органической жизни: империи доклеточных организмов и империи клеточных организмов. • Империя клеточных организмов делится на два надцарства: надцарство прокариотов и надцарство эукариотов. • Дальнейшее развитие системы делений организмов на группы для нас не существенно. • Нам важно знать только то, что есть стройная система классификации живых организмов. Она позволяет, по крайне мере в принципе, описать любой организм и определить его соотношения с другими организмами. • Эти соотношения зависят от степени морфологической и эволюционной, а также генетической близости организмов.
Несколько слов о распределении видов • Количество видов, относящихся к разным разделам классификации различно. • Есть таксоны в которых видов много и таксоны, где их мало. • Это общий закон много- образий. Мы о нём уже говорили. • Пример: в природе очень много насекомых. • Среди насекомых боль- ше всего жуков (около 600 тыс. видов)
Дополнительные сведения • Большой вклад в развитии таксономии внёс российский учёный А.А. Любищев. • Жизнь Любищева очень интересна с познавательной точки зрения. • Любознательным будет полезно про- читать посвящённую ему книгу Д. Гранина «Такая странная жизнь».
Ещё немного о царствах и империях • И царства и империи, также как и другие разделы классификаций, предложены для упорядочения наших знаний о различных видах живых организмов, установления связи между ними и нахождения родства. • Для анализа каждого царства, как в живой, так и в неживой природе используют методы различных наук. • Это иллюстрируется двумя следующими слайдами
Анализ царства минералов • Уровни исследования объектов царства
Анализ царства бактерий • Полезно сравнить методы исследования этого царства и царства минералов.
На чём базируется классификация организмов • Первоначально во времена Линнея и позднее разделение по видам, родам и т. д. производилось на основе изучения внешнего и внутреннего сходства, то есть на основе морфологии. • Cо временем начали учитываться и родственные отношения между организмами, которые возникли в ходе эволюции. Это так называемая кладистика. • В настоящее время учитываются и результаты генетических исследований.
Наличие надёжного описания системы видов позволяет перейти к анализу эволюции • Вне зависимости от того, как мы описываем организмы, если это описание надёжно, мы имеем возможность проследить за изменениями организмов и их группировок во времени. • Иными словами классификация (систематика) живых организмов является необходимой базой для надёжного исследования эволюции органического мира.
Первые шаги эволюционной теории живых организмов • Одним из решающих фактов для возникновения эволюционных идей было наличие скелетов вымерших растений и отпечатков растений, скелетов и ракушек в геологических породах. • Наука нуждалась в объяснении того, как эти существа возникли, и почему они исчезли. • Не случайно первые идеи эволюции пришли от тех учёных, работа которых была связана с музеями естественной истории и многочисленными путешествиями.
Трансформизм • Французский учёный Бюффон работал в музее естественной истории в Париже. Его работы были столь значительны, что к концу его жизни король пожаловал ему титул графа. • Бюффон один из первых попытался • отразить в своих научных предста- влениях изменчивость видов. • Он полагал, что небольшие группы видов могут изменяться – трансформироваться. • Эта теория называется трансформизм. • Трансформизм – это уже эволюционная идея.
Теория катастроф • Немец по происхождению известный французский учёный Ж. Кювье сделал очень много для зоологии. Он ввел в классифика- цию понятие типа. • Кювье был креационистом и отрицал изменчивость видов. • Он спорил с эволюционистами и даже побеждал в этих спорах. • Кювье полагал, что на Земле пери- одически возникают катастрофы, часть видов гибнет и их места занимают другие виды. Это учение назвали теорией катастроф.
Начальные шаги теории эволюции • Ж.Б. Ламарк, как и многие другие учёные, создавшие теорию эволюции, был связан с Ботаническим садом и Музеем естественной истории в Париже. • Ламарк был последовательным • эволюционистом. • Теория эволюции Ламарка представляла законченную и достаточно логичную систему. • К сожалению, эта теория не была принята современниками. • Ламарк умер непризнанным и в глубокой нищете. Ему даже не смогли приобрести участок на кладбище и похоронили в общей могиле.
Основные вопросы, на которые должна ответить теория эволюции • Любая тория эволюция должна ответить на вопросы о том, что стимулирует процесс изменений видов и о том, как это процесс происходит и закрепляется. • В теории Ламарка предполагалось, что движущей силой эволюции является «стремление к совершенству». • Развитие или отмирание органов по Ламарку связано с их активным использованием, которое закрепляется в потомстве. • Идея о стремлении эволюции к совершенству видов была очень быстро отброшена наукой. • Идея же Ламарка о влиянии окружающей среды на изменение свойств организмов была очень разумной, но механизм этого воздействия был выбран Ламарком не верно.
Ещё раз о теории Ламарка • Согласно Ламарку развитие органа за- висит от интенсив- ности его употребления. • Так жираф тянет шею, чтобы добраться до листьев на дереве и его шея удлиняется. • Таких воздействий окружающей среды, закреплённых в потомстве никто не наблюдал
Заключительные замечании по теории эволюции Ламарка • Несмотря на то, что теория Ламарка была не признана его современниками, она оказала огромное влияние на последующее развитие науки. • Идея эволюции в результате работы многих учёных, в том числе и Ламарка, сейчас являются общепризнанными. • Вопрос о том, что окружающие условия и, главное, их изменения, влияют на изменение видов и на процесс видообразования, особых сомнений ныне не вызывает. • Однако механизм этого влияния состоит не в активном упражнении органов. Он намного более сложен и мы к нему ещё вернёмся. • Таким образом, верная идея о влиянии внешней среды на эволюцию, высказанная Ламарком, оказалась опороченной предложенным им примитивным механизмом этого воздействия.
Теория Дарвина • Теория эволюции одержала по- беду в результате трудов английского учёного Чарльза • Дарвина. • Эта теория опиралась на представление о случайных изменениях и закреплении в потомстве тех изменений, которые наиболее выгодны. • Процессом, который реализует изменения является отбор. Эта реализация происходит в результате внутривидовой и межвидовой борьбы.
Успех теории эволюции Дарвина • Почти одновременно с Дарвином те же самые идеи высказал Уоллес. Его с полным правом следует считать одним из авторов теории эволюции. • Дарвиновская теория получила быстрое всеобщее признание. • В то же время эта теория имела много внутренних трудностей и противоречий. • Одним из главных её противоречий является то, что если исходить из случайности изменений, то для накопления изменений, которые приведут к созданию нового вида, требуются длительные времена, превышающие длительность существования Земли .
Эмбриология поддерживает теорию эволюции • Изучением развитием зародыша за- нимается эмбриология. • Мы уже отмечали, что это развитие отражает ход эволюции. • Поэтому эмбриологические исследо- вания помогли становлению эволюционной теории. • У основ развития эмбриологи стоит наш земляк академик • Карл Густав Бэр. • Он также открыл закон влияния течения рек на размыв одного из берегов. Этот закон называется законом Бэра и мы о нём уже говорили.
Становление эмбриологии • Дальнейшее развитие эмбри- ологии и превращение её в серьёзную науку связано с именем Эрнста Геккеля. • Для нас достаточно, однако, ограничиться констатацией того факта, что данные эмбриологии помогли торжеству идей эволюции.
Иллюстрация возможностей эмбриологии • На рисунке изображено развитие зародыша несколь- ких живых существ. • Хорошо видно, как повто- ряются характеристики зародыша на ранних ста- диях его развития.
Как мы представляем себе эволюцию (примеры) • Так нас основе реконструкции скелетов мы представляем себе ящеров – предков птиц.
Как мы представляем себе эволюцию (примеры) • Киты, как известно, произошли от сухопутных животных. • Последовательность видов при возникновении семейства китов.
Как мы представляем себе эволюцию (примеры) • Сходство в стро- ении передних конечностей у позвоночных.
Сходство животных разных семейств • Сравнение семейств планцетарных и сумчатых животных. • Параллелизм легко прослеживается.
Гомологические ряды. • В первой четверти XX века величайший российский учёный ботаник, селекционер, генетик и географ академик Н.И. Вавилов сделал важное открытие. • Он установил, что особенности многих видов строения растений повторяются независимо в разных эволюционных линиях. • Этот закон называется законом гомологических рядов. • Установление этого закона по своему значению сравнимо с работами Ч. Дарвина.
Таксоны, мероны, рефрены. • До известной степени развитием идеи гомологических рядов являются представления, развитые видным российским палеоботаником и геологом С.В. Мейеном. • Он отметил, что в рядах повторяющихся таксонов есть сходные элементы, которые он назвал меронами. • Так например, крылья разного происхождения есть и у рыб. • Иными словами множество таксонов состоит из множества меронов. • Повторяющиеся элементы называются рефренами. • Если представить себе последовательность таксонов, в виде вертикальных линий, то мероны будут горизонтальными линиями, которые пересекают линии таксонов.
О наследовании множествнности • На основе работ С.В. Мейена и ряда других учёных, в частности Ю.В. Чайковского были заложены основания науки о многообразиях. • Мы говорили об этом ранее. • Применительно к биологии эта наука имеет специальное название –диатропика. • Оказалось, что многообразие форм также передаётся по наследству. • Персики с шероховатой поверхностью имели несколько форм. Одна из них испытала мутацию и возник новый вид с гладкой поверхностью. • Казалось бы это должен быть один вид. • Однако со временем в его потомстве появились все виды, свойственные персикам с шероховатой поверхностью
Общая иллюстрация наших представлений о биологической эволюции • Это схема просто символическое изображение времени, числа видов и и последовательности их возникновения.
Основные положения теории Дарвина и его последователей. • В живом организме имеется возможность широкой изменчивости. Она может быть непрерывной или прерывной, количественной или качественной. • Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. • Ресурсы среды ограничены. Поэтому начинается борьба за условия существования и размножения. • В борьбе выживают наиболее приспособленные особи. • Выживание и преимущественное размножение наиболее приспособленных особей называется естественным отбором. • Естественный отбор ведёт к расхождению или дивергенции признаков.
Возникновение генетики • Долгие годы учёные-эволюционисты хорошо описывали линии эволюции. • Однако, описать механизм возникновения мутаций и то, как влияют внешние условия существования на наследственность никак не удавалось. • Успех был достигнут, когда теорию эволюции связали с генетикой. • Несколько основных элементов генетики мы рассмотрим далее.
Трудности первоначальной формы теории Дарвина • Во времена Дарвина считали, что наследственность непрерывна и обеспечивается смешением крови родителей. • В этом случае полезное отклонение быстро растворится в потомстве. На это указал математик Ф. Дженкин. Дарвин не мог ответить на этот вопрос и называл это возражение кошмаром Дженкина. • Решение пришло после формирования понятия дис- кретной или корпускуляной наследственности. • Идеи корпускулярной наследственности связаны с работами Грегора Менделя, к которым мы сейчас перейдем.
Возникновение генетики • Во второй половине XIX века живший в городе Брно настоятель монастыря Грегор Мендель в опытах с горохом установил два закона наследования признаков. • Почти 0лет этими работами никто не интересовался. • Только около 1900 года благодаря усилиям де Фриза эти законы были переоткрыты заново.
• Наследственность организма дискретна. • Наследственность связана с генами. • Каждый родитель передаёт своему потомку одинаковое количество генов. • Гены могут подавлять и модифицировать проявления других генов, но они не способны менять записанную в них информацию. • Сказанное означает, что гены передаются следующему поколению не меняя записанную в них информацию. • Информация в доминантных генах может подавлять информацию в рецессивных генах. • При неполном доминировании в первом поколении появляются промежуточные признаки родителей. • В следующих поколениях признаки родителей проявляются в первоначальном виде. Основы теории дискретной наследственности
Синтетическая теория эволюции • Синтез первоначальной теории Дарвина и генетики породил синтетическую теорию эволюции. • Это произошло в 20-х годах XX века. • Большую роль в создании синтетической теории эволюции сыграли работы С.С. Четверикова. • Представления о естественном отборе в синтетической теории эволюции успешно развиты российским учёным И.И. Шмальгаузеном. • Дальнейшие кардинальные успехи в теории наследственности связаны с открытием и пониманием роли ДНК.
Что такое популяция • Термин популяция происходит от латинского слова populus – народ, население. • Биологическая популяция – это совокупность особей одного вида, длительное время занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. • Члены популяции связаны друг с другом родственными узами. • Термин популяция в биологии иногда используется также по отношению к каким группам клеток.
Уточнение понятия эволюция и определение понятия генотипа • Эволюция – это наследственное изменение свойств и признаков живых организмов в ряду поколений. • Из этого определения эволюции следует, что отдельные особи не могут эволюционировать. • Каждая особь развивается на основе генотипа, который наследуется ею от родителей. • Генотип определяет особенности развития конкретной особи, а также её взаимоотношения с окружающей средой. • Генотип отражает возможности адаптивных (приспособительных) изменений (модификаций) организма под воздействием внешних условий. • Изменение особи не влияет на её генотип. • Поэтому особь не может быть единицей эволюции.
Что является единицей эволюции • В отличие от одной особи свойства их группы – популяции – меняются под воздействием внешних условий. • Поэтому именно популяция является элементарной единицей эволюции. • Свойства популяции описываются её генофондом. • Совокупность генотипов всех особей, входящих в популяцию, называется генофондом. • Из-за изменения совокупностей отдельных особей меняется генофонд. Это и является основанием для утверждения, что именно популяция – элементарная единица эволюции. • В процессе эволюции меняется набор генотипов в генофонде. Одни генотипы становятся более распространёнными в популяции, а другие постепенно исчезают.
Об ареале и миграции • Каждый вид животных и растений занимает определённую территорию. Она называется ареалом. • Ареалы могут быть большими, но могут быть и незначительными по величине. • Эволюция приводит к тому, что в каждом ареале получают преимущество те генотипы, которые лучше других приспособлены к внешней среде. • Между различными популяциями может происходить взаимодействие. Оно способствует обмену генетическими программами особей вида и сближает составы популяций. • Взаимодействие популяций может быть разным. Для растений, например, это может быть перенос пыльцы, семян и т.д. Для животных таким механизмом может быть миграция.
Процесс эволюции, как процесс изменения популяции • В генах разных организмов идут небольшие мутации. • Далеко не все они проявляются, так как они могут быть подавлены другими частями генов, полученных от второго родителя. • Поэтому с одной стороны популяция непрерывно накапливает изменчивость. • С другой стороны большая часть изменчивости является скрытой. • Возможности анализа этих представлений, развитых в первой половине XX века, резко увеличились после разработки методов цитологии, биохимии и молекулярной биологии.
Кривая распределения • На верхней кривой справа листья, сорванные с ветки дерева, расположены в соответствии с их размерами. • На нижней кривой дано относительное число листьев каждой длины. • Такая кривая называется кривой распределения. • На ней есть максимум. Это та длина, которая встречается наиболее часто.
Основные типы образования новых видов в процессе эволюции • Так смещаются кривые распределения при разных типах эволюции
Время, которое требуется для возникновения изменений в результате эволюции • На рисунке результат компьютерного моделирования изменения глаза – от глаза медузы к глазу человека. • Оказалось, что на это нужно 364.000 поколений. • Если считать, что каждое новое поколение возникает через год, то оценка процесса чуть менее 0,5 млн. лет вполне приемлема.
Иллюстрация результатов полового отбора • Половой отбор – это один из видов отбора. • Самка предпочитает самца с большим, красивым хвостом. • Предел увеличению хвоста наступает, когда его размеры начинают мешать при спасении от хищников. • Это равновесие: привлекательность- опасность и является равновесной точкой эволюционного процесса.
Накопление различий в процессе эволюции
Равновесная популяция • Есть некоторые теоретические соотношения между свойствами видов в популяции. • Если они не изменяются во времени, то такая популяция называется равновесной. • Причинами отклонения от равновесности могут быть: 1. Мутации. 2. Низкая численность популяции. 3. Избирательность скрещиваний. 4. Миграции. 5. Естественный отбор.
Что такое стабилизирующий отбор • Стабилизирующий отбор – это непрерывно идущий обор, который позволяет сохранить то состояние популяции, которое обеспечивает её максимальную приспосо- бленность в постоянных условиях существования. • Иными словами, стабилизирующий обор обеспечивает то, что в таких науках, как химия и физика называется динамическим равновесием. • Это отбор идущий по средним признакам. • Рассмотрим пример с плодовитость. • У птицы с большим потомством казалось бы есть преиму- щества – у её птенцов больше вероятность выжить, чем у птицы с малым числом птенцов. • Однако, много птенцов трудно прокормить. • В результате наиболее выгодно некое среднее число птенцов.
Как определяли понятие биологического вида раньше • Практически до XVII века в биологии исходили из интуитивных в совей основе представлений, которые восходили к трудам Аристотеля. • В основе этого подхода лежали представления о морфологическом сходстве особей вида. Другие признаки не учитывались. • По существу это представление лежало и в основе классификации, созданной Линнеем. • Линней заметил, что в пределах вида изменение свойств между особями непрерывно. При переходе от вида к виду может наблюдаться скачок свойств.
Современное определение понятия вид • Видом называется совокупность географически и экологически близких популяций, особи которых способны в природных условиях скрещиваться между собой и обладают общими морфологическими признаками и биологически изолированы от популяций других видов. • Обратим внимание на то, что для современного определения понятия вид важен географический фактор (ареал) и способность производить потомство. • Особо отметим ещё и то обстоятельство. что это определение очень осторожно относится к случаям искусственного скрещивания и ряда других приёмов, применяемых в селекции. • В то же время возможность селекционного выведения новых видов не исключается.
Видообразование • Разнообразие видов, которое существует в природе огромно. Нам знакомо около 2 млн. видов. Не все виды мы ещё открыли и описали. • Известно, что огромное число видов вымерло в процессе эволюции. Их общее число можно приблизительно оценить. Считают, что их было в 50 – 100 раз больше, чем нынешних видов. • Все нынешние виды, как и виды вымершие имели предков. • Процесс образования новых видов из предковых видов называется видообразованием. • Процесс видообразования и составляет существо эволюции.
Как происходит процесс видообразования. • На приводимом рисунке изображены три принципиальных пути возникновения новых видов: изменение свойств вида, слияние свойств двух видов и расщепление исходного вида на два новых.
Что стимулирует процесс видообразования • Процесс расщепления одного вида на два часто называют дивергентным видообразованием. • Для того, чтобы оно происходило необходима изоляция расходящихся ветвей. Иначе процесс скрещивания не даст реализоваться процессу видообразования. • Это означает, что пусковым механизмом дивергентного видообразования должна быть изоляция расходящихся ветвей вида. • Наиболее распространённой и хорошо понятной является географическая изоляция. Она называется простран- ственной изоляцией. • Известна и временная изоляция. Например популяции лосося приходят на нерёст через два года. ПАоэтому есть несмешивающиеся популяции чётных и нечётных лет.
Что такое экологическая изоляция • Временная изоляция – это частный случай так называемой экологической изоляции. • Экологическая изоляция – это изоляция, которая основана на разнообразии организмов, которая связана с экологией их обитания. Сюда относятся места и времена размножения, места предпочтительного питания и т.д. • Длительная изоляция приводит к видообразованию • Пространственная изоляция – это аллопатрическое видообразование(от греческих слов allos – другой и patris – родина). • Изоляция, которая возникает в одном и том же ареале обитания вида порождает симпатрическое видообра- зование (от греческих слов syn – вместе и patris – родина).
Иллюстрация двух способов видообразования
Заключительные замечания по теме • Подводя итоги рассмотренному нами материалу мы должны сделать ряд замечаний. 1 . Не надо думать, что эволюция отбирает самое лучшее. На самом деле она отсеивает неудачное. Результат обычно – это некое приемлемое решение 2. Чем более «удачен» образующийся новый вид, тем жёстче производился отбор. Поэтому нередко говорят о том, что чем более эволюция благосклонна к виду, тем более жестока она к его представителям (индивиду- умам). • У нас осталось ещё несколько небольших вопросов по этой теме для разбора на практическом занятии. Это некоторые дополнительные сведения о генетике и работы В.П. Эфро- имсона.

More Related Content

PDF
Судебная археология - презентация 2013
bySergey Kuzmin
 
PPT
лекции1 и енкм
byIvan2133
 
PDF
1
byssusera868ff
 
PPT
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
PPT
биология
byIvan2133
 
PPTX
социально психологические детерминанты научного творчества
bysociopresentations
 
DOC
московский филиал
by12345678901231
 
PPT
1
bynikkishok
 
Судебная археология - презентация 2013
bySergey Kuzmin
 
лекции1 и енкм
byIvan2133
 
1
byssusera868ff
 
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
биология
byIvan2133
 
социально психологические детерминанты научного творчества
bysociopresentations
 
московский филиал
by12345678901231
 
1
bynikkishok
 

Viewers also liked

PPT
Analisis de orina2
byJose Sanchez Sanchez
 
PDF
Visy glass abrasives
byHanh Nguyen Completioner
 
PPT
التعلم الالكتروني
bysaraqudsi
 
PDF
Sanjaya Kumar
bySANJAYA BEHERA
 
DOC
sajjad-memon
bySajjad Ali
 
PPTX
Campul magnetic
bymicimihaela
 
PPTX
inflasi
bySusiloBatang
 
PDF
Guida / Tutorial: Come aprire il tuo e-commerce su stylenda.com
byStylenda
 
DOCX
Dau Khop Ngon Tay Tro
bymitch151
 
PPTX
Mapas conceptuales y mentales
byverito velasquez
 
PDF
National_Campaign_Launch_20150518
bySam J. Lucci, III
 
PPTX
Postimpresjonismen
byHelene Fosse
 
ODP
Informàtica
byvics2002
 
PPT
Quick Leasing Presentation
byDennis Peterson
 
PDF
Fariman CC
byMazdak Goudarzi
 
PDF
BeardB_3.1.2Project
byBrittney Beard
 
Analisis de orina2
byJose Sanchez Sanchez
 
Visy glass abrasives
byHanh Nguyen Completioner
 
التعلم الالكتروني
bysaraqudsi
 
Sanjaya Kumar
bySANJAYA BEHERA
 
sajjad-memon
bySajjad Ali
 
Campul magnetic
bymicimihaela
 
inflasi
bySusiloBatang
 
Guida / Tutorial: Come aprire il tuo e-commerce su stylenda.com
byStylenda
 
Dau Khop Ngon Tay Tro
bymitch151
 
Mapas conceptuales y mentales
byverito velasquez
 
National_Campaign_Launch_20150518
bySam J. Lucci, III
 
Postimpresjonismen
byHelene Fosse
 
Informàtica
byvics2002
 
Quick Leasing Presentation
byDennis Peterson
 
Fariman CC
byMazdak Goudarzi
 
BeardB_3.1.2Project
byBrittney Beard
 

Similar to Пути эволюции

PPS
теория эволюции
byAlex Sarsenova
 
PPT
История развития эволюционных идей
bynizhgma.ru
 
PPT
макро и микроэволюция
byShamOksana
 
PPT
Презентация на тему: Биология как наука. Методы научного познания
by2berkas
 
PPTX
виды, критерии видов
byartik00595
 
PPTX
Презентация: Филогения животных.
byozlmgouru
 
PPTX
критерии и структура вида
byAlex Sarsenova
 
PPTX
Карл Линней
byolik5sch
 
PPTX
Карл Линней и его классификация
byvolha_S
 
DOC
Dio rus ulgi
bySerjan Kasen
 
PPT
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
PPT
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
PDF
691.концепции современного естествознания биологическая картина мира учебное...
byefwd2ws2qws2qsdw
 
PDF
691.концепции современного естествознания биологическая картина мира учебное...
byivanov1566353422
 
PDF
466
bynreferat
 
PPT
виды, критерии видов adsdsa
byartik00595
 
PPT
Многообразие организмов
byLotosPlay
 
PPTX
эволюция моя.
byЛюдмила Адаменко
 
PPTX
эволюция моя.
byЛюдмила Адаменко
 
PPT
Mikroevoljtsia
bytader
 
теория эволюции
byAlex Sarsenova
 
История развития эволюционных идей
bynizhgma.ru
 
макро и микроэволюция
byShamOksana
 
Презентация на тему: Биология как наука. Методы научного познания
by2berkas
 
виды, критерии видов
byartik00595
 
Презентация: Филогения животных.
byozlmgouru
 
критерии и структура вида
byAlex Sarsenova
 
Карл Линней
byolik5sch
 
Карл Линней и его классификация
byvolha_S
 
Dio rus ulgi
bySerjan Kasen
 
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
5 биология-1
byGerochka Altayeva
 
691.концепции современного естествознания биологическая картина мира учебное...
byefwd2ws2qws2qsdw
 
691.концепции современного естествознания биологическая картина мира учебное...
byivanov1566353422
 
466
bynreferat
 
виды, критерии видов adsdsa
byartik00595
 
Многообразие организмов
byLotosPlay
 
эволюция моя.
byЛюдмила Адаменко
 
эволюция моя.
byЛюдмила Адаменко
 
Mikroevoljtsia
bytader
 

More from gogzez

PPT
Жизнь во Вселенной
bygogzez
 
PPT
Происхождение человека
bygogzez
 
PPT
Химия и современное естествознание
bygogzez
 
PPT
Дальнейшее рассмотрения достижений науки о жизни на Земле
bygogzez
 
PPT
Геологическая история планеты Земля
bygogzez
 
PPT
Химия и современное естествознание
bygogzez
 
PPT
Биологические процессы на высоких уровнях организации
bygogzez
 
PPT
Структура Вселенной
bygogzez
 
PPT
Восприятие окружающего мира
bygogzez
 
PPT
Введение в естествознание
bygogzez
 
PPT
Некоторые математические соотношения в окружающем нас мире
bygogzez
 
PPT
Планета Земля
bygogzez
 
PPT
Счёт времени
bygogzez
 
PPT
Междугородние поездки
bygogzez
 
PPT
Рекомендации по поведению туриста
bygogzez
 
PPT
Магазины и универмаги
bygogzez
 
PPT
Человек за рулём
bygogzez
 
PPT
Проживание 2
bygogzez
 
PPT
Перемещение в пределах города и его ближайших окрестностей
bygogzez
 
PPT
Проживание 1
bygogzez
 
Жизнь во Вселенной
bygogzez
 
Происхождение человека
bygogzez
 
Химия и современное естествознание
bygogzez
 
Дальнейшее рассмотрения достижений науки о жизни на Земле
bygogzez
 
Геологическая история планеты Земля
bygogzez
 
Химия и современное естествознание
bygogzez
 
Биологические процессы на высоких уровнях организации
bygogzez
 
Структура Вселенной
bygogzez
 
Восприятие окружающего мира
bygogzez
 
Введение в естествознание
bygogzez
 
Некоторые математические соотношения в окружающем нас мире
bygogzez
 
Планета Земля
bygogzez
 
Счёт времени
bygogzez
 
Междугородние поездки
bygogzez
 
Рекомендации по поведению туриста
bygogzez
 
Магазины и универмаги
bygogzez
 
Человек за рулём
bygogzez
 
Проживание 2
bygogzez
 
Перемещение в пределах города и его ближайших окрестностей
bygogzez
 
Проживание 1
bygogzez
 

Пути эволюции

  • 1.
    Пути эволюции Основные законыэволюции и видообразования
  • 2.
    О том, какнадо следить за изменениями • Основной интерес для нас представляют те разделы науки, которые описывают во времени различные изменения, которые происходящие в мире и на нашей планете. • В отличие от случайных изменений – событий – мы будем говорить об изменениях, которые подчиняются общим законам. • Мы уже говорили о том, что относительно быстрые изменения называют динамикой, а более медленные эволюцией. • Такое деления достаточно удобно, но надо помнить, что оно до известной степени, является условным. • Мы уже говорили об эволюции Универсума в целом, эволюции солнечной системы и Земли.
  • 3.
    Какие типы эволюционныхпроцессов на Земле мы изучаем. • Описывая эволюционные процессы на Земле мы говорили о геологической эволюции, возникновении и эволюции жизни и о возникновении и эволюции человека. • Исторически получилось так. что предбиологическая и биологическая эволюция начали изучаться раньше всего. В этой области достигнуты большие успехи. • Именно биологической эволюции и будет посвящена эта лекция. • Сразу отметим главное – биологическая эволюция тесно связана с процессами видообразования. • В этой лекции мы будем рассматривать процессы биологической эволюции и процессы видообразования.
  • 4.
    О принципиальных трудностяхизучения любого эволюционного процесса • Эволюция может рассматриваться как медленное непрерывное изменения свойств объектов и их набора в течение времени. • Из этого утверждения вытекает, что для изучения эволюции необходимо знать набор (состав, количество) рассматриваемых объектов и знать их свойства. • Для этого набор и свойства объектов необходимо зафиксировать. • В конечном итоге фиксация подразумевает стабильность, то сеть неизменность свойств объектов и их набора во времени. • Таким образом возникает принципиальная трудность: надо изучать и описывать то, что изменяется во времени. Само же определение изменяемого предполагает его неизменность.
  • 5.
    Квазистационарное допущение • Посколькуэволюция, по крайне мере в биологии и геологии, а также в ряде других даже социальных науках, описывается достаточно медленными процессами, оказывается сравнительно медленной, можно описать изучаемые объекты (их набор и свойства) в предположении, что они неизменны. • Только вслед за этим можно на этой основе следить за изменениями. • Это на самом деле является базовым допущением теории любого эволюционного процесса. Назовём его квазистационарным допущением. • Строго обосновать это допущение не возможно. • Его разумность в каждом отдельном случае подтверждается только практическим опытом.
  • 6.
    О связи эволюционныхпроцессов и классификации • Если рассматривается эволюция небольшой группы объектов, то достаточно знать, чем эта группа отличается от других объектов (сущностей, как мы в общем виде называли их в предыдущих лекциях) и описать их основные (кардинальные свойства). • При большом числе объектов, которые и отличаются друг от друга и в то же время имеют общие свойства, описание и набора, и свойств объектов усложняется. • Для успешности этого описания нужно разбить все объекты (сущности) в соответствии с их свойствами. • Такое разбиение делается на основе классификации. • Мы уже коротко говорили о классификационных системах ранее. • Теперь мы вернёмся к этой проблеме применительно к изучению процессов биологической эволюции.
  • 7.
    Что такое типология •Для того, чтобы каким-то образом упорядочить множество объектов (сущностей), основываясь на анализе их свойств требуется их каким-то образом расчленить, а затем сгруппировать вместе наиболее близкие сущности. Такая группировка делается на основе сравнительного анализа. • Анализ делается на основе создания представления о моделях (см. ранее) и типов. • В общем, соответствующая наука называется типология. Название является комбинацией двух греческих слов typos – отпечаток, форма - и logos – слово, мысль. • Проблемы типологии возникают во всех науках, которые имеют дело с разнородными множествами сущностей. • Опытные сведения – предмет эмпирической типологии. Построением идеальных моделей и обобщением признаков занимается теоретическая типология.
  • 8.
    Что такое классификация •Система соподчинённых классов, подклассов и т.д различных сущностей, которая используется в типологии, называется классификацией. • Термин классификация происходит от латинского слова classis – разряд, класс. • Научная классификация отражает систему законов, которые присущи данной области знаний. • Классификации делятся на естественные и искусственные. • Естественные классификации занимаются реальными сущностями. Примером могут служить таблица Менделеева и классификация органических соединений. • Примерами искусственных классификация являются библиотечно-библиографичекие классификации, классификации изобретения и т.д.
  • 9.
    Что такое систематикаи такосномия • Правилами составления классификационных систем занимается систематика. • Общее рассмотрение классификаций и систематик даётся таксономией. • Чёткое разделение трёх разделов типологии: классификации, систематики и таксономии важно только для биологических наук. • Мы даём здесь эти определения только потому, что в будущей работе студентов нашего института необходимость представления о всех этих трёх терминах важна для редакторов и книгоиздателей. Кроме того, любой специалист, заканчивающий наш институт будет встречаться с системами библиотечно-библиографических классификаций, классификации патентов и т.д.
  • 10.
    Ещё несколько дополнительныхслов о систематике • Говоря о систематике следует повторить мысль нашего учёного А.П. Тахджаняна. • Он говорил, что «систематика есть одновременно и фундамент биологии и её конец…. • Без систематики мы никогда не поймём жизнь в её изумительном многообразии, возникшем в результате долгой эволюции.»
  • 11.
    Немного истории • Вопросамисистематики растений начали заниматься уже в Древней Греции. Так например, ученик Аристотеля Теофраст вместе с Платоном описал около 200 растений. • Впоследствии Педан Диоскорид описал около 600 видов растений. В отличие от Теофраста, делившего растения на деревья, кустарники и т.д. Он производил группировку растений по их свойствам: запаху, в питательным характеристикам, возможностям использования в медицине. • Большой успех в описании многочисленных растений был достигнут римлянином Плинием старшим. • Одному человеку очень трудно самому описать и довести до сведения других описание многих растений сразу. Именно поэтому большой прогресс в деле описания и классификации растений был вызван изобретением книгопечатания.
  • 12.
    Дополнительные сведения поистории классификационных систем • В 1813 году швейцарский ботаник Декандоль ввёл в употребление термин таксономия. • К этому времени были основательно разработаны естественные классификации растений, животных и кристаллов. • Кроме того в те годы были уже хорошо разработано несколько известны различных классификаций для библиотечного дела. • Среди последних широко использовался так называемый факультетский принцип создания классификаций. • Сами библиотечные классификации того времени часто использовали дихотомическое (см ранее) деление.
  • 13.
    Карл Линней • Прекраснуюсистему класси- фикации растений и животных разработал шведский ботаник Карл Линней. • Эта система лежит в основе всех современных классификаций живых существ. • В своих классификационных системах Линней исходил из допущения о неизменности ви- дов: «Видов столько, сколько их создал Бог».
  • 14.
    Система классификации Линнея •На рисунке справа изображён снимок титульного листа одной из книг систе- матики Линнея. Всего было 36 томов этого описания, изданных самим Линнеем. • Основной единицей классификации по Линнею является вид. • Ближайшие виды объединяются в род. названия вида и рода на латинском языке – это основа научного наимено- • вания живых существ. • Роды объединяются в семейства. • Далее идут отряды, классы и типы.
  • 15.
    Современная классификация живыхорганизмов • Количество структурных единиц в современных классификациях (в систе- матике) потребовалось увеличить. • Однако в основе современных систем лежат названия, предложенные самим Линнеем. • По мере возможности на каждый вид заводится специальная карточка. • Пример такой карточки приведён на рисунке. • Число видов в природе оценивается в 2 миллиона. Не все они ещё описаны.
  • 16.
    Великий поэт инатуралист Гёте • Большинство из нас знает Гёте как одного из величайших писателей и поэтов. • На самом деле Гёте был универсальным гением. По масштабу его дарования и широте интересов он личность того же масштаба, что и Аристотель и Леонардо да Винчи. • Гёте интересовался морфологией • (строением) животных и растений. • Он увлекался также минералами и их систематикой. • В память о заслугах Гёте в минералогии один из новооткрытых минералов назван гетитом.
  • 17.
    Единство классификаций неорганическогои органического мира • Несмотря на то, что основные результаты естественно- научной деятельности Гёте устарели, основная идея высказанная им и развитая затем многими учёными состоит в том, что описание органической и неорганической природы должно строиться на неких единых принципах. • Со временем стали говорить о наличии двух царств органической природы – царстве животных, и царстве растений. Иногда к ним добавляли царство минералов, то есть царство неживой природы. • Накопление знаний о мире простейших живых форм породило представления об ещё одном царстве живой природы – царстве протокариотов. • Сейчас в живой природе выделяют большее количество царств.
  • 18.
    Ещё раз оцарствах живой природы • Первоначально весь мир делили только на два царства: царство живой и неживой природы. • Ныне даже живой мир делят на несколько царств. Число этих царств спорное. Иногда говорят о четырёх царствах, иногда о пяти и даже шести. • Пять царств это: растения, животные, грибы и два царства одноклеточных – ядерные и безъядерные (проткариоты и эукариоты). • Для удобства иногда царства группируют в две империи. Иногда империи делят на подимперии, а царства на подцарства. Аналогично вводят подтипы, подклассы и т.д.
  • 19.
    Ещё немного обимпериях и царствах живой природы • В настоящее время принято говорить о двух империях органической жизни: империи доклеточных организмов и империи клеточных организмов. • Империя клеточных организмов делится на два надцарства: надцарство прокариотов и надцарство эукариотов. • Дальнейшее развитие системы делений организмов на группы для нас не существенно. • Нам важно знать только то, что есть стройная система классификации живых организмов. Она позволяет, по крайне мере в принципе, описать любой организм и определить его соотношения с другими организмами. • Эти соотношения зависят от степени морфологической и эволюционной, а также генетической близости организмов.
  • 20.
    Несколько слов ораспределении видов • Количество видов, относящихся к разным разделам классификации различно. • Есть таксоны в которых видов много и таксоны, где их мало. • Это общий закон много- образий. Мы о нём уже говорили. • Пример: в природе очень много насекомых. • Среди насекомых боль- ше всего жуков (около 600 тыс. видов)
  • 21.
    Дополнительные сведения • Большойвклад в развитии таксономии внёс российский учёный А.А. Любищев. • Жизнь Любищева очень интересна с познавательной точки зрения. • Любознательным будет полезно про- читать посвящённую ему книгу Д. Гранина «Такая странная жизнь».
  • 22.
    Ещё немного оцарствах и империях • И царства и империи, также как и другие разделы классификаций, предложены для упорядочения наших знаний о различных видах живых организмов, установления связи между ними и нахождения родства. • Для анализа каждого царства, как в живой, так и в неживой природе используют методы различных наук. • Это иллюстрируется двумя следующими слайдами
  • 23.
    Анализ царства минералов •Уровни исследования объектов царства
  • 24.
    Анализ царства бактерий •Полезно сравнить методы исследования этого царства и царства минералов.
  • 25.
    На чём базируетсяклассификация организмов • Первоначально во времена Линнея и позднее разделение по видам, родам и т. д. производилось на основе изучения внешнего и внутреннего сходства, то есть на основе морфологии. • Cо временем начали учитываться и родственные отношения между организмами, которые возникли в ходе эволюции. Это так называемая кладистика. • В настоящее время учитываются и результаты генетических исследований.
  • 26.
    Наличие надёжного описаниясистемы видов позволяет перейти к анализу эволюции • Вне зависимости от того, как мы описываем организмы, если это описание надёжно, мы имеем возможность проследить за изменениями организмов и их группировок во времени. • Иными словами классификация (систематика) живых организмов является необходимой базой для надёжного исследования эволюции органического мира.
  • 27.
    Первые шаги эволюционнойтеории живых организмов • Одним из решающих фактов для возникновения эволюционных идей было наличие скелетов вымерших растений и отпечатков растений, скелетов и ракушек в геологических породах. • Наука нуждалась в объяснении того, как эти существа возникли, и почему они исчезли. • Не случайно первые идеи эволюции пришли от тех учёных, работа которых была связана с музеями естественной истории и многочисленными путешествиями.
  • 28.
    Трансформизм • Французский учёныйБюффон работал в музее естественной истории в Париже. Его работы были столь значительны, что к концу его жизни король пожаловал ему титул графа. • Бюффон один из первых попытался • отразить в своих научных предста- влениях изменчивость видов. • Он полагал, что небольшие группы видов могут изменяться – трансформироваться. • Эта теория называется трансформизм. • Трансформизм – это уже эволюционная идея.
  • 29.
    Теория катастроф • Немецпо происхождению известный французский учёный Ж. Кювье сделал очень много для зоологии. Он ввел в классифика- цию понятие типа. • Кювье был креационистом и отрицал изменчивость видов. • Он спорил с эволюционистами и даже побеждал в этих спорах. • Кювье полагал, что на Земле пери- одически возникают катастрофы, часть видов гибнет и их места занимают другие виды. Это учение назвали теорией катастроф.
  • 30.
    Начальные шаги теорииэволюции • Ж.Б. Ламарк, как и многие другие учёные, создавшие теорию эволюции, был связан с Ботаническим садом и Музеем естественной истории в Париже. • Ламарк был последовательным • эволюционистом. • Теория эволюции Ламарка представляла законченную и достаточно логичную систему. • К сожалению, эта теория не была принята современниками. • Ламарк умер непризнанным и в глубокой нищете. Ему даже не смогли приобрести участок на кладбище и похоронили в общей могиле.
  • 31.
    Основные вопросы, накоторые должна ответить теория эволюции • Любая тория эволюция должна ответить на вопросы о том, что стимулирует процесс изменений видов и о том, как это процесс происходит и закрепляется. • В теории Ламарка предполагалось, что движущей силой эволюции является «стремление к совершенству». • Развитие или отмирание органов по Ламарку связано с их активным использованием, которое закрепляется в потомстве. • Идея о стремлении эволюции к совершенству видов была очень быстро отброшена наукой. • Идея же Ламарка о влиянии окружающей среды на изменение свойств организмов была очень разумной, но механизм этого воздействия был выбран Ламарком не верно.
  • 32.
    Ещё раз отеории Ламарка • Согласно Ламарку развитие органа за- висит от интенсив- ности его употребления. • Так жираф тянет шею, чтобы добраться до листьев на дереве и его шея удлиняется. • Таких воздействий окружающей среды, закреплённых в потомстве никто не наблюдал
  • 33.
    Заключительные замечании потеории эволюции Ламарка • Несмотря на то, что теория Ламарка была не признана его современниками, она оказала огромное влияние на последующее развитие науки. • Идея эволюции в результате работы многих учёных, в том числе и Ламарка, сейчас являются общепризнанными. • Вопрос о том, что окружающие условия и, главное, их изменения, влияют на изменение видов и на процесс видообразования, особых сомнений ныне не вызывает. • Однако механизм этого влияния состоит не в активном упражнении органов. Он намного более сложен и мы к нему ещё вернёмся. • Таким образом, верная идея о влиянии внешней среды на эволюцию, высказанная Ламарком, оказалась опороченной предложенным им примитивным механизмом этого воздействия.
  • 34.
    Теория Дарвина • Теорияэволюции одержала по- беду в результате трудов английского учёного Чарльза • Дарвина. • Эта теория опиралась на представление о случайных изменениях и закреплении в потомстве тех изменений, которые наиболее выгодны. • Процессом, который реализует изменения является отбор. Эта реализация происходит в результате внутривидовой и межвидовой борьбы.
  • 35.
    Успех теории эволюцииДарвина • Почти одновременно с Дарвином те же самые идеи высказал Уоллес. Его с полным правом следует считать одним из авторов теории эволюции. • Дарвиновская теория получила быстрое всеобщее признание. • В то же время эта теория имела много внутренних трудностей и противоречий. • Одним из главных её противоречий является то, что если исходить из случайности изменений, то для накопления изменений, которые приведут к созданию нового вида, требуются длительные времена, превышающие длительность существования Земли .
  • 36.
    Эмбриология поддерживает теориюэволюции • Изучением развитием зародыша за- нимается эмбриология. • Мы уже отмечали, что это развитие отражает ход эволюции. • Поэтому эмбриологические исследо- вания помогли становлению эволюционной теории. • У основ развития эмбриологи стоит наш земляк академик • Карл Густав Бэр. • Он также открыл закон влияния течения рек на размыв одного из берегов. Этот закон называется законом Бэра и мы о нём уже говорили.
  • 37.
    Становление эмбриологии • Дальнейшееразвитие эмбри- ологии и превращение её в серьёзную науку связано с именем Эрнста Геккеля. • Для нас достаточно, однако, ограничиться констатацией того факта, что данные эмбриологии помогли торжеству идей эволюции.
  • 38.
    Иллюстрация возможностей эмбриологии •На рисунке изображено развитие зародыша несколь- ких живых существ. • Хорошо видно, как повто- ряются характеристики зародыша на ранних ста- диях его развития.
  • 39.
    Как мы представляемсебе эволюцию (примеры) • Так нас основе реконструкции скелетов мы представляем себе ящеров – предков птиц.
  • 40.
    Как мы представляемсебе эволюцию (примеры) • Киты, как известно, произошли от сухопутных животных. • Последовательность видов при возникновении семейства китов.
  • 41.
    Как мы представляемсебе эволюцию (примеры) • Сходство в стро- ении передних конечностей у позвоночных.
  • 42.
    Сходство животных разныхсемейств • Сравнение семейств планцетарных и сумчатых животных. • Параллелизм легко прослеживается.
  • 43.
    Гомологические ряды. • Впервой четверти XX века величайший российский учёный ботаник, селекционер, генетик и географ академик Н.И. Вавилов сделал важное открытие. • Он установил, что особенности многих видов строения растений повторяются независимо в разных эволюционных линиях. • Этот закон называется законом гомологических рядов. • Установление этого закона по своему значению сравнимо с работами Ч. Дарвина.
  • 44.
    Таксоны, мероны, рефрены. •До известной степени развитием идеи гомологических рядов являются представления, развитые видным российским палеоботаником и геологом С.В. Мейеном. • Он отметил, что в рядах повторяющихся таксонов есть сходные элементы, которые он назвал меронами. • Так например, крылья разного происхождения есть и у рыб. • Иными словами множество таксонов состоит из множества меронов. • Повторяющиеся элементы называются рефренами. • Если представить себе последовательность таксонов, в виде вертикальных линий, то мероны будут горизонтальными линиями, которые пересекают линии таксонов.
  • 45.
    О наследовании множествнности •На основе работ С.В. Мейена и ряда других учёных, в частности Ю.В. Чайковского были заложены основания науки о многообразиях. • Мы говорили об этом ранее. • Применительно к биологии эта наука имеет специальное название –диатропика. • Оказалось, что многообразие форм также передаётся по наследству. • Персики с шероховатой поверхностью имели несколько форм. Одна из них испытала мутацию и возник новый вид с гладкой поверхностью. • Казалось бы это должен быть один вид. • Однако со временем в его потомстве появились все виды, свойственные персикам с шероховатой поверхностью
  • 46.
    Общая иллюстрация нашихпредставлений о биологической эволюции • Это схема просто символическое изображение времени, числа видов и и последовательности их возникновения.
  • 47.
    Основные положения теорииДарвина и его последователей. • В живом организме имеется возможность широкой изменчивости. Она может быть непрерывной или прерывной, количественной или качественной. • Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. • Ресурсы среды ограничены. Поэтому начинается борьба за условия существования и размножения. • В борьбе выживают наиболее приспособленные особи. • Выживание и преимущественное размножение наиболее приспособленных особей называется естественным отбором. • Естественный отбор ведёт к расхождению или дивергенции признаков.
  • 48.
    Возникновение генетики • Долгиегоды учёные-эволюционисты хорошо описывали линии эволюции. • Однако, описать механизм возникновения мутаций и то, как влияют внешние условия существования на наследственность никак не удавалось. • Успех был достигнут, когда теорию эволюции связали с генетикой. • Несколько основных элементов генетики мы рассмотрим далее.
  • 49.
    Трудности первоначальной формытеории Дарвина • Во времена Дарвина считали, что наследственность непрерывна и обеспечивается смешением крови родителей. • В этом случае полезное отклонение быстро растворится в потомстве. На это указал математик Ф. Дженкин. Дарвин не мог ответить на этот вопрос и называл это возражение кошмаром Дженкина. • Решение пришло после формирования понятия дис- кретной или корпускуляной наследственности. • Идеи корпускулярной наследственности связаны с работами Грегора Менделя, к которым мы сейчас перейдем.
  • 50.
    Возникновение генетики • Вовторой половине XIX века живший в городе Брно настоятель монастыря Грегор Мендель в опытах с горохом установил два закона наследования признаков. • Почти 0лет этими работами никто не интересовался. • Только около 1900 года благодаря усилиям де Фриза эти законы были переоткрыты заново.
  • 51.
    • Наследственность организмадискретна. • Наследственность связана с генами. • Каждый родитель передаёт своему потомку одинаковое количество генов. • Гены могут подавлять и модифицировать проявления других генов, но они не способны менять записанную в них информацию. • Сказанное означает, что гены передаются следующему поколению не меняя записанную в них информацию. • Информация в доминантных генах может подавлять информацию в рецессивных генах. • При неполном доминировании в первом поколении появляются промежуточные признаки родителей. • В следующих поколениях признаки родителей проявляются в первоначальном виде. Основы теории дискретной наследственности
  • 52.
    Синтетическая теория эволюции •Синтез первоначальной теории Дарвина и генетики породил синтетическую теорию эволюции. • Это произошло в 20-х годах XX века. • Большую роль в создании синтетической теории эволюции сыграли работы С.С. Четверикова. • Представления о естественном отборе в синтетической теории эволюции успешно развиты российским учёным И.И. Шмальгаузеном. • Дальнейшие кардинальные успехи в теории наследственности связаны с открытием и пониманием роли ДНК.
  • 53.
    Что такое популяция •Термин популяция происходит от латинского слова populus – народ, население. • Биологическая популяция – это совокупность особей одного вида, длительное время занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. • Члены популяции связаны друг с другом родственными узами. • Термин популяция в биологии иногда используется также по отношению к каким группам клеток.
  • 54.
    Уточнение понятия эволюцияи определение понятия генотипа • Эволюция – это наследственное изменение свойств и признаков живых организмов в ряду поколений. • Из этого определения эволюции следует, что отдельные особи не могут эволюционировать. • Каждая особь развивается на основе генотипа, который наследуется ею от родителей. • Генотип определяет особенности развития конкретной особи, а также её взаимоотношения с окружающей средой. • Генотип отражает возможности адаптивных (приспособительных) изменений (модификаций) организма под воздействием внешних условий. • Изменение особи не влияет на её генотип. • Поэтому особь не может быть единицей эволюции.
  • 55.
    Что является единицейэволюции • В отличие от одной особи свойства их группы – популяции – меняются под воздействием внешних условий. • Поэтому именно популяция является элементарной единицей эволюции. • Свойства популяции описываются её генофондом. • Совокупность генотипов всех особей, входящих в популяцию, называется генофондом. • Из-за изменения совокупностей отдельных особей меняется генофонд. Это и является основанием для утверждения, что именно популяция – элементарная единица эволюции. • В процессе эволюции меняется набор генотипов в генофонде. Одни генотипы становятся более распространёнными в популяции, а другие постепенно исчезают.
  • 56.
    Об ареале имиграции • Каждый вид животных и растений занимает определённую территорию. Она называется ареалом. • Ареалы могут быть большими, но могут быть и незначительными по величине. • Эволюция приводит к тому, что в каждом ареале получают преимущество те генотипы, которые лучше других приспособлены к внешней среде. • Между различными популяциями может происходить взаимодействие. Оно способствует обмену генетическими программами особей вида и сближает составы популяций. • Взаимодействие популяций может быть разным. Для растений, например, это может быть перенос пыльцы, семян и т.д. Для животных таким механизмом может быть миграция.
  • 57.
    Процесс эволюции, какпроцесс изменения популяции • В генах разных организмов идут небольшие мутации. • Далеко не все они проявляются, так как они могут быть подавлены другими частями генов, полученных от второго родителя. • Поэтому с одной стороны популяция непрерывно накапливает изменчивость. • С другой стороны большая часть изменчивости является скрытой. • Возможности анализа этих представлений, развитых в первой половине XX века, резко увеличились после разработки методов цитологии, биохимии и молекулярной биологии.
  • 58.
    Кривая распределения • Наверхней кривой справа листья, сорванные с ветки дерева, расположены в соответствии с их размерами. • На нижней кривой дано относительное число листьев каждой длины. • Такая кривая называется кривой распределения. • На ней есть максимум. Это та длина, которая встречается наиболее часто.
  • 59.
    Основные типы образованияновых видов в процессе эволюции • Так смещаются кривые распределения при разных типах эволюции
  • 60.
    Время, которое требуетсядля возникновения изменений в результате эволюции • На рисунке результат компьютерного моделирования изменения глаза – от глаза медузы к глазу человека. • Оказалось, что на это нужно 364.000 поколений. • Если считать, что каждое новое поколение возникает через год, то оценка процесса чуть менее 0,5 млн. лет вполне приемлема.
  • 61.
    Иллюстрация результатов половогоотбора • Половой отбор – это один из видов отбора. • Самка предпочитает самца с большим, красивым хвостом. • Предел увеличению хвоста наступает, когда его размеры начинают мешать при спасении от хищников. • Это равновесие: привлекательность- опасность и является равновесной точкой эволюционного процесса.
  • 62.
    Накопление различий впроцессе эволюции
  • 63.
    Равновесная популяция • Естьнекоторые теоретические соотношения между свойствами видов в популяции. • Если они не изменяются во времени, то такая популяция называется равновесной. • Причинами отклонения от равновесности могут быть: 1. Мутации. 2. Низкая численность популяции. 3. Избирательность скрещиваний. 4. Миграции. 5. Естественный отбор.
  • 64.
    Что такое стабилизирующийотбор • Стабилизирующий отбор – это непрерывно идущий обор, который позволяет сохранить то состояние популяции, которое обеспечивает её максимальную приспосо- бленность в постоянных условиях существования. • Иными словами, стабилизирующий обор обеспечивает то, что в таких науках, как химия и физика называется динамическим равновесием. • Это отбор идущий по средним признакам. • Рассмотрим пример с плодовитость. • У птицы с большим потомством казалось бы есть преиму- щества – у её птенцов больше вероятность выжить, чем у птицы с малым числом птенцов. • Однако, много птенцов трудно прокормить. • В результате наиболее выгодно некое среднее число птенцов.
  • 65.
    Как определяли понятиебиологического вида раньше • Практически до XVII века в биологии исходили из интуитивных в совей основе представлений, которые восходили к трудам Аристотеля. • В основе этого подхода лежали представления о морфологическом сходстве особей вида. Другие признаки не учитывались. • По существу это представление лежало и в основе классификации, созданной Линнеем. • Линней заметил, что в пределах вида изменение свойств между особями непрерывно. При переходе от вида к виду может наблюдаться скачок свойств.
  • 66.
    Современное определение понятиявид • Видом называется совокупность географически и экологически близких популяций, особи которых способны в природных условиях скрещиваться между собой и обладают общими морфологическими признаками и биологически изолированы от популяций других видов. • Обратим внимание на то, что для современного определения понятия вид важен географический фактор (ареал) и способность производить потомство. • Особо отметим ещё и то обстоятельство. что это определение очень осторожно относится к случаям искусственного скрещивания и ряда других приёмов, применяемых в селекции. • В то же время возможность селекционного выведения новых видов не исключается.
  • 67.
    Видообразование • Разнообразие видов,которое существует в природе огромно. Нам знакомо около 2 млн. видов. Не все виды мы ещё открыли и описали. • Известно, что огромное число видов вымерло в процессе эволюции. Их общее число можно приблизительно оценить. Считают, что их было в 50 – 100 раз больше, чем нынешних видов. • Все нынешние виды, как и виды вымершие имели предков. • Процесс образования новых видов из предковых видов называется видообразованием. • Процесс видообразования и составляет существо эволюции.
  • 68.
    Как происходит процессвидообразования. • На приводимом рисунке изображены три принципиальных пути возникновения новых видов: изменение свойств вида, слияние свойств двух видов и расщепление исходного вида на два новых.
  • 69.
    Что стимулирует процессвидообразования • Процесс расщепления одного вида на два часто называют дивергентным видообразованием. • Для того, чтобы оно происходило необходима изоляция расходящихся ветвей. Иначе процесс скрещивания не даст реализоваться процессу видообразования. • Это означает, что пусковым механизмом дивергентного видообразования должна быть изоляция расходящихся ветвей вида. • Наиболее распространённой и хорошо понятной является географическая изоляция. Она называется простран- ственной изоляцией. • Известна и временная изоляция. Например популяции лосося приходят на нерёст через два года. ПАоэтому есть несмешивающиеся популяции чётных и нечётных лет.
  • 70.
    Что такое экологическаяизоляция • Временная изоляция – это частный случай так называемой экологической изоляции. • Экологическая изоляция – это изоляция, которая основана на разнообразии организмов, которая связана с экологией их обитания. Сюда относятся места и времена размножения, места предпочтительного питания и т.д. • Длительная изоляция приводит к видообразованию • Пространственная изоляция – это аллопатрическое видообразование(от греческих слов allos – другой и patris – родина). • Изоляция, которая возникает в одном и том же ареале обитания вида порождает симпатрическое видообра- зование (от греческих слов syn – вместе и patris – родина).
  • 71.
  • 72.
    Заключительные замечания потеме • Подводя итоги рассмотренному нами материалу мы должны сделать ряд замечаний. 1 . Не надо думать, что эволюция отбирает самое лучшее. На самом деле она отсеивает неудачное. Результат обычно – это некое приемлемое решение 2. Чем более «удачен» образующийся новый вид, тем жёстче производился отбор. Поэтому нередко говорят о том, что чем более эволюция благосклонна к виду, тем более жестока она к его представителям (индивиду- умам). • У нас осталось ещё несколько небольших вопросов по этой теме для разбора на практическом занятии. Это некоторые дополнительные сведения о генетике и работы В.П. Эфро- имсона.