Характеристика предпосылок возникновения учения чарлза дарвина. Развитие эволюционных учений

История эволюционных идей. Значение работ К. Линней, учения Ж. Б. Ламарка

Эволюция – необратимое историческое развитие живой природы.

2. Заполните таблицу.

История развития эволюционных идей (до ХХ века) .

3. Каковы сильные и слабые стороны системы органического мира К. Линнея?
Разработал первую относительно удачную искусственную систему органического мира. За основу своей системы он принял вид и его считал элементарной единицей живой природы. Близкие виды объединились им в роды, роды в отряды, отряды в классы. Ввел в систематику принцип бинарной номенклатуры.
Недостатки системы Линнея состояли в том, что при классификации он учитывал лишь 1-2 признака (у растений - число тычинок, у животных - строение дыхательной и кровеносной системы), не отражающих подлинного родства, поэтому далекие роды оказались в одном классе, а близкие - в разных. Виды в природе Линней считал неизменными, созданными Творцом.

4. Сформулируйте основные положения эволюционной теории Ж. Б. Ламарка.
Пункты эволюционной теории Ламарка:
Первые организмы произошли из неорганической природы путем самозарождения. Их дальнейшее развитие привело к усложнению живых существ.
У всех организмов существует стремление к совершенствованию, изначально заложенное в них Богом. Этим объясняется механизм усложнения живых существ.
Процесс самозарождения жизни продолжается постоянно, что объясняет одновремен¬ное наличие в природе и простых, и более сложных организмов.
Закон упражнения и неупражнения органов: постоянное употребление органа ведет к его усиленному развитию, а неупотребление - к ослаблению и исчезновению.
Закон наследования благоприобретенных признаков: изменения, возникшие под действием постоянных упражнений и неупражнений органов, наследуются. Так, считал Ламарк, сформировалась, например, длинная шея жирафа и слепота крота.
Главным фактором эволюции считал прямое воздействие среды.

5. За что критиковали теорию Ж. Б. Ламарка современники?
Ламарк ошибочно полагал, что изменение среды всегда вызывает у организмов полезные изменения. Кроме того, он не мог объяснить, откуда у организмов возникает «стремление к прогрессу», и почему следует считать наследственным свойство организмов целесообразно реагировать на внешние воздействия.
6. Какие прогрессивные черты усматривают современные ученые-эволюционисты в теории Ж. Б. Ламарка?
В книге «Философия зоологии» Ламарк предположил, что в течение жизни каждая особь изменяется, приспосабливается к окружающей среде. Он утверждал, что разнообразие животных и растений есть результат исторического развития органического мира – эволюции, которую понимал как ступенчатое развитие, усложнение организации живых организмов от низших форм к высшим. Он предложил своеобразную систему организации мира, расположив в ней родственные группы в восходящем порядке – от простых к более сложным, в виде «лестницы».

Эволюционное учение Ч. Дарвина

1. Дайте определения понятий.
Факторы эволюции – по Дарвину, это естественный отбор, борьба за существование, мутационная и комбинативная изменчивости.
Искусственный отбор – выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

2. Какие аспекты социальной и научной обстановки начала и середины XIX века способствовали, на ваш взгляд, разработке эволюционной теории Ч. Дарвином?
К середине XX в. был сделан ряд важнейших обобщений и открытий, которые противоречили креационистским взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию идеи эволюции, что создало научные предпосылки для эволюционной теории Ч. Дарвина. Это развитие систематики, теория Ламарка, открытие Бэром закона зародышевого сходства и достижение других ученых, развитие биогеографии, экологии, сравнительной морфологии, анатомии, открытие клеточной теории, а также развитие селекции и народного хозяйства.

3. Заполните таблицу .

Этапы жизненного пути Ч. Дарвина

4. Сформулируйте основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина.
1. Организмы изменчивы. Трудно найти такое свойство, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.
2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
3. Теоретически популяции растений и животных стремятся размножиться в геометрической прогрессии, и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро. Но этого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, и в борьбе за существование выживает сильнейший.
4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают особи с полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству, то есть свойства эти закрепляются в череде последующих поколений.

5. Заполните таблицу.

Сравнительная характеристика эволюционных теорий Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина

6. Каково значение эволюционного учения Ч. Дарвина для развития биологической науки?
Учение Дарвина позволило привести в гармонию разрозненные знания о законах, которым подчиняется организация жизни на нашей планете. В прошедшем столетии эволюционное учение Дарвина было развито и конкретизировано благодаря созданию хромосомной теории наследственности, развитию молекулярно-генетических исследований, систематики, палеонтологии, экологии, эмбриологии и многих других областей биологии.

1. Дайте определение понятия.
Борьба за существование – это один из движущих факторов эволюции, наряду с естественным отбором и наследственной изменчивостью, совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды.

2. Заполните таблицу.

Борьба за существование и ее формы

3. Какая из форм борьбы за существование является, по вашему мнению, самой напряженной? Ответ поясните.
Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как у особей совпадает экологическая ниша. Организмы конкурируют за ограниченные ресурсы - пищевые, территориальные, самцы некоторых животных конкурируют между собой за оплодотворение самки, а также другие ресурсы. Для снижения остроты внутривидовой борьбы организмы вырабатывают различные приспособления - разграничение индивидуальных участков, сложные иерархические отношения. У многих видов организмы на разных этапах развития занимают разные экологические ниши, например, личинки жесткокрылых обитают в почве, а стрекоз - в воде, в то время как взрослые особи заселяют наземно-воздушную среду. Внутривидовая борьба приводит к гибели менее приспособленных особей, способствуя этим естественному отбору.

Естественный отбор и его формы

1. Дайте определения понятия.
Естественный отбор – это избирательное воспроизведение генотипов, которые в наилучшей степени отвечают сложившимся условиям жизни популяции. То есть, основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.

2. Заполните таблицу.

3. Что является следствием естественного отбора?
Изменение состава генофонда, удаление из популяции особей, свойства которых не дают преимуществ в борьбе за существование. Возникновение адаптаций организмов к условиям внешней среды.

4. В чем, на ваш взгляд, заключается творческая роль естественного отбора?
Роль естественного отбора заключается не только в отсеве нежизнеспособных особей. Движущая его форма сохраняет не отдельные признаки организма, а весь их комплекс, все присущие организму комбинации генов. Отбор создает приспособления и виды, убирая из генофонда популяции, неэффективные с точки зрения выживания генотипы. Результатом его действия являются новые виды организмов, новые формы жизни.

В отраслях цитологии и сравнительной эмбриологии обоснования клеточной теории М. Шлейденом, Т. Шванном и Р.Вирхова, открытие зародышевых листков и основных этапов эмбриогенеза у позвоночных животных К.Бэром (34.4) и др. дало начало идеи об общности происхождения живых существ.

Французский ученый Ж. Кювье, изучая ископаемые остатки организмов, установил последовательную смену определенных флоры и фауны в прошлом Земли. Он был одним из основателей палеонтологии (науки о ископаемые остатки живых организмов прошлых геологических эпох) и сравнительной анатомии животных. В частности, Ж. Кювье доказал, что каждый тип животных имеет присущий только ему план строения (т.е. в корне отличается от других типов).

Чтобы объяснить последовательные изменения населения Земли, этот ученый разработал гипотезу катастроф. Он использовал исследования геологов — англичанина Ч. Лайеля и немца К. фон Гоффа, которые в 20-30-е годы XIX в. показали, что длительные промежутки относительно стабильного состояния биосферы исторически разделены резкими и кратковременными периодами изменений. Эти изменения возникают вследствие смещения материковых платформ, горотворчи процессов, снижение или повышение уровня Мирового океана, сопровождается активизацией вулканической деятельности связанным с ней увеличением концентрации некоторых газов в атмосфере (прежде всего оксидов углерода, азота, серы), затоплением или, наоборот, осушением значительных территорий и тому подобное. Катастрофы приводили к полному уничтожению жизни; такие участки согласно взглядам Ж. Кювье или вновь заселялись организмами из других мест, или снова создавались актом Божественного творения и не были никак связаны с пропавшими формами. Гипотеза катастроф стала основой целого направления взглядов, имеющих общее название Неокатастрофизм.

В конце XVIII — начале XIX в. развилась биогеография — наука о закономерностях распространения на земном шаре видов живых существ и их сообществ — биогеографических комплексов. Она возникла благодаря организации развитыми странами того времени экспедиций в разные уголки земного шара. Одними из основателей биогеографии были немецкие ученые О. Гумбольдт и П.-С. Паллас (34.6).

Создание систем видов живых существ натолкнуло различных ученых на мысль, что степень сходства определенных групп друг к другу определяется их происхождением от общего предка. Было показано, что между различными континентами, островами и т.д. тем больше различия в их населении, чем надежнее они изолированы друг от друга. Это явление можно объяснить тем, что в условиях изоляции виды приспосабливаются к условиям окружающей среды независимо от видов других местностей. Например, молодой Дарвин (34.7, 1) при кругосветного плавания открыл, что на каждом из островов архипелага Галапагос живет свой вид мелких птичек — вьюрков. Эти виды, однако, достаточно близки между собой и видом, который живет в той части Южной Америки, у берега которой расположены острова архипелага. Это явление привело Ч. Дарвина на мысль, что материковый вид своего времени расселился на архипелаг, где в результате приспособлений к определенным условиям от него возникли характерные для каждого острова разные виды (34.7, 2).

Известный немецкий ученый Ю. Либих (34.8) сформулировал понятие об обмене веществ в природе с участием живых существ. Он установил, что для поддержания плодородия почвы в него следует постоянно вносить такое количество химических элементов, которая изымается растениями. Успехи химии показали, что органические вещества могут возникать из неорганических, а также было установлено, что в состав живых существ входят те же химические элементы, формирующие тела неживой природы. Так было доказано химическое единство живой и неживой природы. Было установлено основные классы органических соединений, входящих в состав живых организмов, заложены основы изучения фотосинтеза и физиологических процессов животных и тому подобное.

Предпосылки создания эволюционной теории Ч. Дарвина

Научные предпосылки. Эволюционная теория Ч. Дарвина была изложена им в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (вышла в свет в 1859 г.). К середине XX в. был сделан ряд важнейших обобщений и открытий, которые противоречили креационистским взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию идеи эволюции, что создало научные предпосылки для эволюционной теории Ч. Дарвина.

Первая брешь в метафизическом мировоззрении была пробита немецким философом Э. Кантом (1724—1804), который в своем знаменитом труде «Всеобщая естественная история и теория неба» отверг миф о первом толчке и пришел к выводу, что Земля и вся Солнечная система — нечто возникшее во времени. Благодаря работам Э. Канта, П. Лапласа и В. Гертеля Земля и Солнечная система стали рассматриваться не как однажды созданные, а как развивающиеся во времени.

В 1830 г. английский естествоиспытатель, основатель исторической геологии Ч. Лайель (1797— 18 75) обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных причин и законов: климата, воды, вулканических сил, органических факторов. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно изменяется, и это было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского зоолога Ж. Кювье (1769—1832).

В первой половине XIX в. получила развитие идея о единстве всей природы. Шведский химик И. Берцелиус (1779— 1848) доказал, что все животные и растения состоят из таких же элементов, как и тела неживой природы. Немецкий химик Ф. Велер (1800— 1882) впервые в 1824 г. в лаборатории химическим путем синтезировал щавелевую кислоту, а в 1828 г. — мочевину, показав таким образом, что образование органических веществ возможно без участия некой «жизненной силы», присущей живым организмам.

В XVIII—XIX вв. в силу сложившихся исторических условий (колонизации огромных территорий и их исследования) значительно расширились представления о многообразии органического мира, о закономерностях его распределения по континентам земного шара. Интенсивно развивается систематика: все многообразие органического мира потребовало своей классификации и приведения в определенную систему, что имело важное значение для развития идеи о родственности живых существ, а затем и о единстве их происхождения.

В первой половине XIX в. начинается детальное изучение географического распространения организмов; начинают развиватьсябиогеография и экология, первые обобщающие выводы которых имели важное значение для обоснования идеи эволюции. Так, в 1807 г. немецкий натуралист А. Гумбольдт (1769—1859) высказал мысль о зависимости географического распространения организмов от условий существования. Русский ученый К. Ф.Рулье (1814—1858) пытается трактовать историческое изменение лика Земли и условий жизни на ней и объяснить влияние этих изменений на изменение животных и растений. Его ученик Н. А. Северцов (1827—1885) высказывал идеи о взаимосвязи организмов с окружающей средой, об образовании новых видов как приспособительном (адаптивном) процессе.

В это же время развивается сравнительная морфология и анатомия. Ее успехи способствовали выяснению не только сходства строения различных видов животных, но и такого подобия в их организации, которое наводило на мысль о глубокой связи между ними, об их единстве.

Начинает складываться сравнительная эмбриология. В 1817— 1818 гг. И. X. Пандером открыты зародышевые листки и универсальность их закладки в эмбриогенезе животных. Немецкий исследователь М. Ратке применил теорию зародышевых листков к беспозвоночным (1829). В конце 20-х годов XIX в. русский эмбриолог К. М. Бэр (1792—1870) установил основные этапы эмбрионального развития и доказал, что все позвоночные животные развиваются по единому плану. Впоследствии обобщения Бэра были названы Ч„ Дар-вином законом зародышевого сходства и использовались им для доказательства эволюции. Замечательным признаком зародышевого сходства является, например, наличие жаберных щелей в стенках глотки у зародышей всех позвоночных, включая человека.

В 1839 г. немецким зоологом Т. Шванном была создана клеточная теория, которая обосновала общность микроструктуры и развития животных и растений.

Таким образом, интенсивное развитие науки, накопление в различных областях естествознания большого количества фактов, не совместимых с креационистскими представлениями о неизменности природы, подготовили основу для успешного развития эволюционного учения Дарвина.

Общественно-экономические предпосылки. Утверждение капиталистического способа производства вместе с расширением британской колониальной империи сопровождалось интенсивной перестройкой сельского хозяйства, способствовавшей развитиюселекции. Достижения селекционеров свидетельствовали о том, что человек может изменять породы и сорта, приспосабливать их к своим потребностям путем искусственного отбора. Селекционеры первой половины XIX в. не только практически доказали могущество искусственного отбора, но и пытались теоретически обосновать его. Это существенно повлияло на формирование идеи эволюции, а главное, опираясь на результаты селекционной практики как на своеобразную модель, Ч. Дарвин смог перейти к анализу изменения видов в природе и процесса видообразования.

Формированию идей Ч. Дарвина способствовали и некоторые политико-экономические идеи, прежде всего взгляды А. Смита и Т. Мальтуса. А. Смит создал учение о «свободной конкуренции». Он считал, что двигателем развития производства является свободная конкуренция, в основе которой лежит «естественное своекорыстие», или «естественный эгоизм», человека, что и служит источником национального богатства. Неприспособленные конкуренты в процессе свободной конкуренции устраняются. Идея о конкурентных отношениях, характерных для перехода от феодализма к капитализму, повлияла, как это ни парадоксально, и на формирование представлений о развитии живой природы (Ч. Дарвином впоследствии была обоснована идея конкурентных отношений между живыми организмами).

Особое значение имели идеи английского священника и экономиста Т. Мальтуса, который считал, что человеческое население возрастает в геометрической прогрессии, тогда как производство пищи — только в арифметической. В результате перенаселения возникает недостаток средств существования. Мальтус объясняет это «вечным естественным законом природы», считая, что его действие можно ограничить лишь уменьшением численности населения. В. противном случае природа сама восстановит равновесие при помощи голода, болезней и т. д., резко повысив интенсивность конкуренции. Идея перенаселения в живой природе, возникающего как результат способности организмов размножаться в геометрической прогрессии, будет использована Ч. Дарвином для объяснения возникновения борьбы за существование.

Таким образом, в Англии первой половины XIX в. были широко распространены идеи свободной конкуренции, учение о перенаселении, идея естественной гибели неудачных конкурентов. Эти идеи натолкнули Дарвина на мысль о существовании в природе некоторых аналогий и способствовали созданию эволюционной теории. Достигнутые к середине XIX в. крупные успехи в развитии различных направлений естествознания, а также общественно-исторические условия, стимулировавшие развитие селекции и создавшие возможности для выдвижения идей конкуренции и отбора, и явились теми предпосылками, которые подготовили почву для формулирования научной концепции биологической эволюции.

Немаловажное значение для создания эволюционной теории имело кругосветное путешествие Ч. Дарвина на английском корабле «Бигль» (1831—1836). В связи с задачами, поставленными перед экспедицией по изучению очертания берегов Южной Америки и других территорий, Ч. Дарвин имел возможность совершать длительные экскурсии, исследовать геологические породы, флору и фауну посещаемых местностей. Во время путешествия он собрал многочисленные факты, которые свидетельствовали в пользу изменяемости видов и подрывали веру в их сотворение. Эти факты можно объединить в три группы.

Первая группа фактов свидетельствовала об исторической связи вымерших и ныне живущих животных. Дарвин обнаружил, например, значительное сходство ископаемых представителей фауны Южной Америки с современными ленивцами и броненосцами.

Вторая группа фактов, опровергавшая концепцию постоянства видов, выявила закономерности географического распространения видов животных. Сравнивая фауну Южной и Северной Америки, Дарвин задумался над причинами их значительного различия. В Южной Америке существуют виды (американская обезьяна, лама, тапиры, муравьеды, броненосцы), которых нет в Северной Америке; в свою очередь, в последней имеются формы, отсутствующие в Южной Америке. При анализе этих фактов Дарвин применил исторический метод, оценивая фауну Северной и Южной Америки в ее изменении, в ее соответствии с геологическим прошлым. Он полагал, что первоначально Северную и Южную Америку населяли сходные формы. В дальнейшем в связи с возникновением обширного плоскогорья в южной части Миссисипи произошла изоляция фаун этих континентов. Исходные виды вымерли, а пришедшие им на смену, благодаря изоляции, развивались в разных направлениях, что и обусловило различие фауны Северной и Южной Америки.

Третья группа фактов связана с фауной Галапагосских островов. На этих вулканических островах Ч. Дарвин обнаружил нигде более не встречающихся, но очень похожих на южноамериканские виды вьюрков, дроздов-пересмешников, галапагосского канюка, сову, ящерицу, черепах и т. д. На каждом острове Галапагосского архипелага имеется своя форма, например, вьюрков, но все они, вместе взятые, образуют одну естественную группу. Ч. Дарвин предположил, что все галапагосские виды вьюрков, очевидно, произошли от одного предкового вида, попавшего сюда с материка. Эти факты, таким образом, свидетельствовали в пользу изменяемости видов в природе.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

Еще в древности были собраны данные, свидетельствующие об огромном многообразии живых существ, и делались попытки систематизировать накопленные знания о них. Задолго до нашей эры древнегреческий философ Аристотель описал более 500 видов различных растений и животных, сгруппировал и расположил их в определенном порядке, от примитивных к все более сложным.

Интерес к биологии возрос в эпоху Великих географических открытий. Благодаря открытию Америки (1492) флора и фауна Евроазиатского континента пополнились новыми видами. Картофель, подсолнечник, кукуруза, фасоль, чай, томаты, хлопчатник, табак - вот лишь крохотная часть завезенных из Америки видов растений, которые стали играть важную роль в экономической жизни многих стран Старого света.

В науке шло описание новых видов, делались попытки классификации живых организмов, осмыслялись вопросы о степени родства различных групп организмов.

Система органической природы К. Линнея.

Решающий вклад в создание системы природы внес в XVIII в. выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778). Линней разделил каждое из царств природы (он выделил три царства: Растения, Животные и Минералы) на соподчиненные группы: классы, отряды, роды и виды. За единицу классификации он принял вид - совокупность особей, сходных по строению. Растения были разделены на 24 класса и 116 отрядов на основе анализа строения органов размножения. Отряды включали в себя роды, роды - виды, которые, в свою очередь, подразделялись на подвиды. Животные были разделены на 6 классов (Млекопитающие, Птицы, Амфибии, Рыбы, Черви и Насекомые). К. Линней отнес человека к классу млекопитающих и отряду приматов. Отнесение человека к миру животных, помещение его в один отряд с обезьянами потребовало от Линнея большой гражданской смелости, так как отвергало представление о человеке как о центральном обособленном объекте живой природы.

Линней установил принцип соподчиненности систематических категорий (рис. 70), считая, что соседние категории связаны не только сходством, но и родством: чем дальше расположены категории друг от друга, тем меньше степень их родства.

Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка.

Ученым, создавшим первую эволюционную теорию, был выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744-1829), Своими трудами он внес огромный вклад в биологию (сам термин «биология» принадлежит ему). Занимаясь систематикой животных, ученый обратил внимание на сходство черт строения у животных, не относящихся к одному виду. Ламарк выделил 10 классов беспозвоночных животных вместо двух в системе Линнея (Насекомые и Черви). Среди них Ракообразные, Паукообразные, Насекомые, сохранившиеся в этом таксономическом ранге до наших дней.

Ламарк впервые поставил вопрос о причинах сходства и различия у животных, предположив, что природа «последовательно создавала различные тела, восходя от простейшего к наиболее сложному». Иными словами, Ламарк пришел к эволюционной идее - идее исторического развития органического мира.

В книге «Философия зоологии» Ламарк приводит многочисленные доказательства изменяемости видов. Изменения строения живых организмов и образование новых видов происходят, по Ламарку, крайне медленно и поэтому незаметны. Важную роль в возникновении новых видов он отводит постепенным изменениям условий окружающей среды.

Согласно Ламарку, изменения у животных и растений под действием внешних условий происходят по-разному. Так, растения воспринимают изменения условий непосредственно через обмен веществ с внешней средой. Если семя какого-либо лугового растения, растущего в низинах, будет случайно занесено на сухую каменистую возвышенность, то, приспосабливаясь к новым условиям, потомство этого семени превратится в новую разновидность. У лютика, растущего в воде, подводные листья рассечены на тонкие волосовидные доли, а листья, находящиеся на поверхности воды, широкие и округлые, разделены на простые лопасти. У родственного вида лютика, растущего на влажной почве, листья не разделены на тонкие доли. Ламарк считал, что при попадании семян первого вида лютика не в воду, а на влажную почву из них вырастут растения второго вида. Однако в действительности этого не бывает.

Для животных Ламарк разработал более сложный механизм преобразований, осуществляющийся в следующей последовательности: всякая значительная перемена во внешних условиях вызывает изменения в потребностях животных; это влечет за собой новые действия животных и возникновение новых «привычек»; в результате животные начинают чаще употреблять органы, которыми они раньше мало пользовались; эти органы значительно развиваются и увеличиваются, а если требуются новые органы, то они под влиянием потребностей возникают «усилиями внутреннего чувства».

Таким образом, главным фактором эволюции Ламарк считал прямое влияние среды. Он придавал большое значение «упражнению» и «неупражнению» органов, считая, что упражнение ведет к их усилению и результаты такой тренировки передаются потомству. Ламарк допускал, что стремление, желание животного ведет к усиленному притоку крови и «других флюидов» к той части тела, к которой направлено это стремление, вызывая ее усиленный рост, передаваемый затем по наследству потомству.

Как первая последовательная и цельная попытка создания эволюционного учения, теория Ламарка была прогрессивной для своего времени. Однако представленные Ламарком доказательства причин изменяемости видов не были убедительными. Основные положения его теории не были выведены и доказаны исходя из научных фактов, а являлись лишь умозрительным построением. Он не объяснил, откуда возникает «стремление организмов к прогрессу», которое, по Ламарку, присуще всему живому и является движущей силой эволюции, и почему следует считать наследственным свойство организмов целесообразно реагировать на внешние воздействия.

Развитие палеонтологии, анатомии и эмбриологии.

В первой половине XIX в. были достигнуты значительные успехи в новых областях биологии -- сравнительной анатомии, палеонтологии и эмбриологии. Замечательный французский ученый Жорж Кювье (1769- 1832), исследовавший строение органов позвоночных животных, установил, что все органы представляют собой части одной целостной системы. Строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других, и ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Отсюда следовало, что в строении части можно найти отражение принципов строения всего организма. Так, если у животного имеются копыта, вся его организация отражает травоядный образ жизни: строение зубов обеспечивает перетирание грубой растительной пищи, желудок многокамерный, кишечник длинный и т. д. Кювье разделил животных на четыре ветви (типа), каждая из которых характеризуется общностью плана строения. Отталкиваясь от общего плана строения, он смог даже реконструировать внешний облик древних животных по сохранившимся фрагментам ископаемых форм.

Изучение ископаемых организмов натолкнуло Кювье на мысль, что вымирание древних групп животных и растений могло быть следствием крупных катастроф геологического характера. Впоследствии опустыненные территории заселялись видами животных и растений, проникшими из соседних областей.

В это же время появляются новые эмбриологические данные. Российский ученый Карл Бэр (1792-1876) впервые описал процесс возникновения тканей и органов в ходе развития эмбриона, по-новому взглянув на уже известное к тому времени явление сходства зародышевых стадий животных, относящихся к разным классам позвоночных. Сформулированный Бэром закон зародышевого сходства гласил: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения. Закон Бэра соединил в себе учение о «типе» Кювье с эмбриологическими данными. Бэр установил, что общие свойства каждой группы животных образуются в зародыше раньше, чем специальные. Так, в ходе развития куриного зародыша вначале проявляются свойства позвоночных, затем свойства класса птиц и лишь потом свойства данного конкретного вида - курицы. При этом зародыш высшей формы животного никогда не бывает подобен другой форме животного, а лишь ее зародышу (рис. 71).

Важное значение для понимания истории развития органического мира имели результаты изучения геологического прошлого Земли. В XIX в. английскому ученому Чарлзу Лайелю (1797-1876) удалось расшифровать и датировать геологическую историю Земли. Он показал, что такие факторы, как горообразование, вулканизм, оледенения, потоки, дождь, ветер, приливы, могут объяснить и объясняют как нынешние, так и прошлые изменения земной поверхности, а следовательно, и изменения в составе органического мира. Выдвинутые Лайелем объяснения движущих факторов эволюции Земли были восприняты многими биологами, в том числе Ч. Дарвином, так как представляли опору для создания научной теории эволюции органического мира.

Чарлз Дарвин и основные положения его теории. Ч. Дарвин (1809-1882) - великий английский биолог - создатель основ современной теории эволюции биологических видов.

С детства Ч. Дарвин увлекался сбором коллекций, химическими опытами, наблюдениями за животными. Студентом он изучал научную литературу, овладел методикой полевых исследований. Ч. Дарвин окончил университет в Кембридже в 22 года и сразу по окончании университета был приглашен в 5-летнее кругосветное путешествие на корабле «Бигль» в качестве натуралиста. В возрасте 50 лет, после 30-летних изучений и наблюдений он написал и в 1859 г. опубликовал «Происхождение видов» - одну из наиболее замечательных и серьезных книг за всю историю человечества. Ее полное название - «О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранении благопри- ятствуемых пород в борьбе за жизнь» («Оп the origin of species by means of natural selection or The preservation of favoured races in the struggle for life»). Книга вызвала сенсацию. Ее идеи сыграли выдающуюся роль в развитии науки.

Дарвин не сомневался ни в существовании Творца, ни в его ответственности за все происходящее на Земле. Он просто верил, что Бог выражает себя через естественнонаучные законы, которые могут быть изучены и познаны.
Посетив несколько раз сравнительно молодые вулканические острова Галапагосского архипелага, заселенные живыми организмами с южноамериканского континента, Дарвин столкнулся с тем, что островные растения и животные отличаются от тех же видов на континенте. Здесь Дарвин обнаружил гигантских черепах и странный видигуаны. Игуана на материке - обычная сухопутная ящерица, живущая в засушливых районах. На острове она кормилась в море и питалась водорослями. Кроме того, он нашел ископаемые остатки гигантского ленивца и броненосца, существенно превосходивших размерами своих родственников, все еще населяющих Центральную и Южную Америку.

Дарвин предположил, что на острова животные попали с материка и здесь, приспосабливаясь к местным условиям, изменились.

В Австралии его заинтересовали сумчатые и яйцекладущие, которые вымерли в других местах земного шара. Эти примитивные животные оказались в Австралии в изоляции (ведь Австралия как материк обособилась еще до возникновения высших млекопитающих) и развивались независимо от эволюции млекопитающих, шедшей на других материках своим чередом.

Все увиденное привело Дарвина к выводу, что изменения организмов соответствуют изменениям условий их жизни.

Дарвин был хорошо знаком с принципами селекции домашних животных. Отмечал, что различия между разными породами одного и того же вида одомашненных животных порой даже более значительны, чем между разными видами диких животных, Породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в процессе отбора особей с нужными человеку признаками. Например, если селекционер, разводя голубей, заинтересован в сохранении и увеличении числа особей с длинными крыльями, он отбирает этих особей, поддерживая условия, способствующие их выживанию и размножению. Отбор, который осуществляет человек, называют искусственным. Сама возможность такого отбора определяется наследственной изменчивостью (по Дарвину - неопределенной) - уклонениями признаков отдельных организмов, которые наследуются.

Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с определенными, интересными для него наследуемыми признаками и устранял других особей от размножения. В результате были получены новые породы и сорта, признаки и свойства которых соответствовали интересам и потребностям человека. Наследственная изменчивость и производимый человеком отбор представляют собой движущие силы эволюции пород и сортов.

Однако свойства, полезные с точки зрения человека, могут оказаться бесполезными и даже вредными в борьбе за жизнь, происходящей в дикой природе. В природе действует другой вид отбора - естественный. Его требования сводятся лишь к одному - способности выжить. Если организм живет в холодном климате, то те свойства, которые способствуют его лучшей теплоизоляции, являются полезными, или приспособительными (адаптивными), так как они увеличивают вероятность его выживания. В результате естественного отбора именно адаптивные свойства закрепляются в популяции , отражаясь в облике и привычках входящих в нее организмов. Таким образом, требования внешней среды - решающий фактор, определяющий различия между популяциями близких видов.

Важным моментом развития теории Дарвина стало его знакомство с работами Томаса Роберта Мальтуса (1766-1834), книгу которого Дарвин прочитал через два года после возвращения из экспедиции. Мальтус доказывал, что популяции растений и животных стремятся размножиться в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро. Несложный подсчет приводит к выводу, что одна бактерия, например, за трое суток способна дать потомство, общая масса которого достигает тысячи тонн. Фактически этого никогда не случается, и численность вида остается более или менее постоянной из-за того, что жизненные ресурсы ограниченны и достаются лишь немногим - тем, кто способен одержать победу в борьбе за жизнь.

Итак, способность организмов к изменчивости обеспечивает их разнообразие По спектру признаков и степеней их проявления. Каждый организм имеет возможность продуцировать больше потомков, чем может выжить. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор, или, по словам Дарвина, «сохранение благоприятных индивидуальных различий и уничтожение вредных». Особи с полезными в данных обстоятельствах физическими, поведенческими или иными свойствами имеют более высокие шансы выжить по сравнению с остальными. Наличие полезных свойств позволяет организмам оказываться победителями в борьбе за существование. Выживая, они имеют преимущество в передаче этих передовых свойств потомству. Естественный отбор закрепляет полезные в данных условиях жизни свойства организмов, что отражается, в конечном счете, в их облике и привычках, В результате естественного отбора полезные свойства накапливаются в популяции, и сама она постепенно изменяется. Требования внешней среды могут различаться в разных участках обитания одного или близких видов, поэтому естественный отбор приводит к различиям между населяющими такие участки популяциями и видами.

Заслуга Дарвина состоит в том, что он указал на вид как на узловой этап эволюционного процесса, объяснил изменение организмов действием законов природы, без вмешательства сверхъестественных сил, вскрыл движущие силы и выявил причины протекания биологической эволюции.

В основу своего объяснения механизмов эволюции Ч. Дарвин положил три главных фактора: изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор, среди которых естественный отбор является направляющей, движущей силой.

Теорию Дарвина можно сформулировать в виде довольно простых положений:

1. Организмы изменчивы. Трудно найти такое свойство или признак, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.
2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножаться в геометрической прогрессии и в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все.
4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор - выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству.

Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Индивидуальные наследственные уклонения (наследственная изменчивость), борьба за существование и естественный отбор в длинном ряду поколений обеспечивают приспособительные изменения организмов к конкретным условиям существования. Этими же процессами определяется многообразие видов и общее повышение уровня организации организмов, населяющих Землю.

Хотя многие религиозные лидеры критиковали дарвиновскую теорию, его идеи были столь убедительны и обоснованны, что большинство ученых принимают их по сей день, Учение Ч. Дарвина позволило привести в гармонию разрозненные знания о законах, которым подчиняется организация жизни на нашей планете. В прошедшем столетии эволюционное учение Ч, Дарвина было развито и конкретизировано благодаря созданию теории наследственности, развитию малекулярно-генетических исследований, систематики, экологии, эмбриологии, палеонтологии и многих других областей биологии.

Текущая страница: 2 (всего у книги 15 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

3. Предпосылки возникновения учения Чарлза Дарвина

Вспомните!

Какие биологические открытия были сделаны к середине XIX в.?

Естественно-научные предпосылки. К середине XIX в. в естествознании было сделано много новых открытий. Иммануил Кант создал теорию о происхождении космических тел естественным путём, а не в результате божественного творения. Французский учёный Пьер Симон Лаплас в работе «Изложение системы мира» математически обосновал теорию И. Канта. В 1824 г. химики впервые синтезировали органические вещества, доказав, что их образование происходит без участия «высших сил». Йенс Берцелиус показал единство элементного состава живой и неживой природы. В 1839 г. Т. Шванн и М. Шлейден создали клеточную теорию, которая постулировала, что все живые организмы состоят из клеток, общие черты которых одинаковы у всех растений и животных. Это было весомым доказательством единства происхождения живого мира.

К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. При этом у всех позвоночных наблюдаются общие черты эмбрионального развития: на ранних этапах обнаруживается удивительное сходство в строении зародышей, принадлежащих к разным классам.

Возникла палеонтология (от греч. palaios – древний, ontos – сущее, logos – слово, учение) – наука о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности; о смене их в процессе развития жизни на Земле (рис. 5).

Исследуя строение позвоночных животных, Ж. Кювье установил, что все органы животного являются частями одной целостной системы. Строение каждого органа отвечает принципу строения всего организма, и изменение одной части тела должно вызывать изменение других частей. Не могут копыта и сложный многокамерный желудок принадлежать хищнику, а когти и острые клыки – травоядному. Соответствие строения органов друг другу Кювье назвал принципом корреляции.

Рис. 5. Древние окаменелости

Занимаясь систематикой, Ж. Кювье изучал типы строения животных. Сравнивая анатомическое строение различных живых организмов, он обнаружил их большое внутреннее сходство при внешнем разнообразии. Оказалось, например, что конечности всех наземных позвоночных состоят из одних и тех же отделов (рис. 6). Такое сходство в строении животных указывало на их возможное родство и общее происхождение.

Английский геолог Чарлз Лайель опроверг теорию катастроф Ж. Кювье и доказал, что поверхность земли изменяется постепенно под действием самых обычных природных факторов: ветра, дождя, прибоя, извержения вулканов и др.

Факты и открытия в самых разных областях естествознания противоречили теории о божественном происхождении и неизменности существования природы. Но не только в научной среде зрели предпосылки для возникновения новой эволюционной теории.

Социально-экономические предпосылки. Развитие капитализма и резкий рост городского населения в развитых странах требовали быстрого развития сельского хозяйства. В самой передовой стране того времени – Англии успешно развивались промышленное животноводство и растениеводство. За короткий срок были созданы новые породы овец, свиней, выведены высокоурожайные сорта культурных растений; разработаны методы селекции, которые позволяли максимально быстро изменять в нужном направлении породы животных и сорта растений. Результаты этой работы противоречили догматам церкви о неизменности видов.

Рис. 6. Гомология передних конечностей позвоночных: А – лягушка; Б – ящерица; В – крокодил; Г – птица; Д – крот; Е – кит; Ж – летучая мышь; 3 – человек

Расширение торговли, налаживание связей с другими странами, освоение новых территорий позволили собрать огромные коллекции, которые являлись дополнительным материалом для переосмысления законов развития природы.

Ещё в конце XVIII в. известный экономист Адам Смит создал учение, согласно которому устранение неприспособленных особей происходит в процессе свободной конкуренции.

Огромное влияние на развитие эволюционных идей в обществе оказал труд экономиста Томаса Мальтуса «Опыт о законе народонаселения». Впервые введя выражение «борьба за существование», Мальтус объяснял, что человеку, как и всем другим организмам, свойственно стремление к безграничному размножению. Однако нехватка ресурсов ограничивает рост численности человечества, приводя к нищете, голоду и болезням.

К середине XIX в. взгляды креационистов уже резко противоречили всему ходу развития науки и практики. Многие учёные поддерживали и пропагандировали идеи эволюционного развития. Находили своих сторонников идеи эволюции и в России.

В XVIII в. развивал материалистические идеи о единстве и развитии мира философ-демократ Александр Николаевич Радищев. Изучая домашних и диких животных, Афанасий Каверзнев объяснял многообразие животного мира существованием изменчивости.

Александр Иванович Герцен высказывал предположение, что психическая деятельность людей не является божественным знаком, а представляет собой логический итог постепенного развития нервной деятельности у животных.

Труды российского естествоиспытателя Карла Францевича Рулье заложили основы эволюционной палеонтологии. Учёный выдвинул положение о том, что изменения животных обусловлены двумя причинами: особенностями самого организма (наследственностью) и влиянием внешних факторов.

Назревала насущная необходимость создания эволюционной теории, которая бы ответила на все накопившиеся в обществе вопросы и объяснила, какие механизмы лежат в основе развития природы от простого к сложному; почему появляются одни и вымирают другие виды; чем обусловлена целесообразность возникающих приспособлений.

1. Какие данные геологии послужили предпосылкой эволюционной теории Ч. Дарвина?

2. Назовите открытия в биологии, способствовавшие формированию эволюционных взглядов Ч. Дарвина.

3. Охарактеризуйте естественно-научные предпосылки формирования эволюционных взглядов Ч. Дарвина.

4. В чём сущность принципа корреляции Ж. Кювье? Приведите примеры.

5. Какую роль в формировании эволюционной теории сыграло развитие сельского хозяйства?

Подумайте! Выполните!

1. Объясните, почему именно в XIX в. стало возможно создание и обоснование эволюционного учения.

2. Рассмотрите рисунок 5. Отпечатки и ископаемые остатки каких организмов на нём представлены?

3. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию об эволюционных идеях в российской науке в XVIII–XIX вв.

Работа с компьютером

4. Эволюционная теория Чарлза Дарвина

Вспомните!

Какие виды изменчивости вам известны?

Что такое искусственный отбор?

Основной труд Ч. Дарвина, в котором была изложена теория эволюции, называется «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»; он был опубликован в 1859 г. В первый же день был раскуплен весь тираж, огромный по тем временам – 1250 экземпляров. Появлению этой работы предшествовали почти 30 лет научных поисков и размышлений.

Участие в экспедиции . В 1831 г. Дарвину предложили совершить пятилетнее кругосветное плавание на военном корабле «Бигль» в качестве натуралиста. Молодой исследователь получил возможность изучать природу самых отдалённых уголков земного шара (рис. 7).

В Южной Америке Дарвин нашёл ископаемые остатки гигантских ленивцев и броненосцев. Современные виды этих животных, обитающие в тех же местах, были очень похожи на вымерших, что навело Дарвина на мысль о возможном родстве этих организмов (рис. 8).

На Галапагосских вулканических островах Дарвин обнаружил разнообразные виды вьюрков, которые отличались по размеру и строению клюва, но были очень похожи на материковый вид (рис. 9). Дарвин предположил, что когда-то птицы попали на острова с материка и видоизменились, приспособившись к разным источникам питания (твёрдые семена, фрукты, насекомые).

Рис. 7. Путешествие Ч. Дарвина: А – корабль «Бигль»; Б – портрет Ч. Дарвина; В – маршрут экспедиции

Рис. 8. Скелеты ленивцев Южной Америки (справа – современный вид, слева – ископаемый)

В Австралии учёного поразила удивительная древняя фауна: сумчатые и яйцекладущие млекопитающие, которые давно вымерли в других местах земного шара.

Путешествие сыграло определяющую роль в формировании научных взглядов Дарвина. Поднявшись на корабль сторонником неизменности живой природы, пять лет спустя при возвращении домой Дарвин был убеждён, что виды способны изменяться и давать начало другим видам.

Учение Ч. Дарвина об искусственном отборе. Данные, собранные Дарвином в экспедиции и накопленные в научных изысканиях его современниками, указывали на существование изменяемости живого мира. Однако механизмы этих изменений оставались неизвестными.

Вернувшись в Англию, Дарвин продолжил свои научные исследования. Он обратил внимание на существование двух противоположных явлений: наследственности и изменчивости. В те времена ещё было неизвестно, какова природа этих двух свойств живых организмов, но Дарвин абсолютно верно понял, что именно наследственность и изменчивость лежат в основе эволюционных преобразований. Дарвин различал определённую и неопределённую изменчивость.

Определённая, или групповая, изменчивость возникает под влиянием факторов внешней среды и у всех особей проявляется одинаково. Например, при улучшении качества кормов коровы больше производят молока, а при внесении на поля удобрений урожай сельскохозяйственных культур становится гораздо выше. Однако эти изменения не передаются следующему поколению, и, для того чтобы получить высокий урожай на следующий год, поля снова надо удобрять. В настоящее время эту форму изменчивости обычно называют ненаследственной или фенотипической (см. § 30, 10 класс).

Рис. 9. Виды вьюрков, обитающие на Галапагосских островах

Гораздо больше Дарвина заинтересовала другая форма изменчивости – неопределённая, или индивидуальная. Неопределённая изменчивость – это появление у отдельной особи нового проявления признака, которого не было у предковых форм. Дарвин считал, что именно неопределённая изменчивость обеспечивает возникновение новых видов, потому что она передаётся по наследству. В современной биологии известно, что основной причиной наследственной изменчивости являются мутации (см. § 30, 10 класс).

Именно эту форму изменчивости использовали английские селекционеры при создании новых пород животных. К тому времени в Англии было выведено более 150 пород голубей, множество пород собак, кур, крупного рогатого скота и т. д. Сторонники неизменности видов утверждали, что каждая порода имеет своего дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. Все породы кур происходят от дикой банкивской курицы, породы крупного рогатого скота – от диких туров, а всё удивительное разнообразие голубей – от дикого скалистого голубя (рис. 10).

Разводя домашних животных и культурные растения, английские фермеры искали среди потомства тех особей, у которых нужный признак был выражен наиболее ярко. Отобранные экземпляры скрещивали между собой и из организмов следующего поколения вновь отбирали те формы, у которых нужный человеку признак был выражен лучше всего. От одной исходной формы одновременно можно было получить множество разных сортов или пород, если вести отбор по разным признакам. Следовательно, при выведении новых сортов и пород человек использовал искусственный отбор.

Рис. 10. Породы голубя: А – дикий голубь; Б – дутыш; В – якобинец: Г – турман; Д – почтовый голубь; Е – павлиний голубь

Искусственным отбором называют процесс создания новых пород животных и сортов растений путём систематического сохранения и размножения особей с определёнными, ценными для человека признаками и свойствами в ряди поколений.

Иногда к возникновению породы приводит одиночная крупная мутация. Так появилась анконская порода коротконогих овец, такса, утка с кривым клювом, а в 2004 г. в США была обнаружена кошка с укороченными лапками, которая дала начало новой породе.

Искусственный отбор осуществлялся человеком во все времена, но в древности он был бессознательным. Наши далёкие предки оставляли лучших животных или сохраняли для посева лучшие семена, исходя из практического опыта, не ставя перед собой определённой цели. Если же селекционер ставит перед собой конкретную задачу и ведёт отбор по одному (двум) признакам, такой отбор называют методическим.

Учение Ч. Дарвина о естественном отборе. В искусственных условиях фактором, отбирающим тот или иной организм, является человек. Дарвин считал, что, если бы ему удалось обнаружить в природе аналогично действующий фактор, проблема происхождения видов была бы решена.

Под впечатлением от прочитанной работы Т. Мальтуса о стремлении организмов к безграничному размножению Дарвин проанализировал закономерности размножения различных организмов. За 750 лет потомство одной пары слонов, самых медленно размножающихся животных, может составить 19 млн особей. Устрица откладывает 1 млн яиц за сезон, а известный всем гриб-дождевик производит 700 млрд спор, и тем не менее земной шар не покрывается устрицами и грибами. Несмотря на то что особи стремятся к размножению в геометрической прогрессии, количество взрослых особей каждого вида остаётся приблизительно постоянным. Иными словами, большая часть потомков гибнет в борьбе за существование, не достигнув половой зрелости.

Дарвин выделил три формы борьбы за существование: межвидовую, внутривидовую и борьбу с неблагоприятными факторами внешней среды (рис. 11).

Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида. Эта борьба носит наиболее острый характер, потому что организмы, принадлежащие к одному и тому же виду, имеют сходные потребности. У животных эта борьба проявляется в конкуренции за пищу и территорию, у многих растений – в затенении других особей за счёт более быстрого роста. Самцы многих видов в период размножения вступают в борьбу за право создать семью. Брачные турниры приводят к половому отбору, когда потомство оставляет более сильный самец, а слабые или больные исключаются из процесса размножения, и их гены не передаются потомкам.

Рис. 11. Борьба за существование

Борьба с неблагоприятными факторами внешней среды имеет большое значение в выживании организмов. В засушливое лето гибнут многие растения, наводнение уносит жизни многих животных, не все организмы могут пережить морозную зиму.

В борьбе за существование одни особи успешно справляются с этой задачей, другие не могут оставить потомства или гибнут. Как правило, оставляют потомство в основном организмы с полезными для данных условий обитания признаками. Результатом борьбы за существование является естественный отбор.

Процесс выживания и размножения наиболее приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором, главной движущей силой, направляющей эволюционный процесс. Материалом для этого отбора служит наследственная изменчивость. В процессе естественного отбора происходит постепенное накопление полезных для группы организмов изменений, что приводит к формированию нового вида.

Значение теории Дарвина. Дарвин не был первым учёным, создавшим теорию эволюции. Его заслуга состоит в том, что он впервые научно объяснил механизмы эволюции вообще и видообразования в частности. Основными факторами эволюции Дарвин считал наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор.

Дарвин иллюстрировал свою точку зрения на том же примере, который использовал в своё время Ж. Б. Ламарк для объяснения своей теории эволюции, – на жирафе. Дарвин предположил, что в некой предковой популяции жирафов отдельные особи слегка различались по длине шеи и ног. Это предположение вполне правомочно, потому что двух одинаковых особей не бывает ни в одной популяции. В периоды нехватки корма в саванне животные разного роста вынуждены были вступать в конкуренцию за листву деревьев (внутривидовая борьба за существование). Более высокие животные могли дотянуться до листьев, растущих на верхних ветвях и недоступных низкорослым особям. Поэтому жирафы низкого роста погибали, а вместе с ними из популяции исчезали и такие признаки, как короткие ноги и шея. Длинная шея и длинные ноги современного жирафа – результат преимущественного выживания из поколения в поколение и размножения более высоких особей.

Учение Дарвина служит естественно-научной основой для материалистического объяснения целесообразности строения живых организмов, происхождения и многообразия видов и является одним из крупнейших достижений естествознания XIX в.

Одновременно с Ч. Дарвином к тем же выводам о механизмах эволюции пришёл другой естествоиспытатель – Алфред Рассел Уоллес. В июле 1858 г. Дарвин и Уоллес вместе выступили с докладами о своих идеях на заседании Линнеевского общества в Лондоне. В дальнейшем Уоллес полностью признал приоритет Дарвина и ввёл термин «дарвинизм» для обозначения новой теории эволюции.

Теория эволюции, предложенная Дарвином, в дальнейшем была расширена и переработана в свете новых данных генетики, молекулярной биологии, палеонтологии, экологии и получила название синтетической теории эволюции.

Вопросы для повторения и задания

1. Какие наблюдения Ч. Дарвина поколебали его веру в неизменность видов?

2. Каковы причины возникновения групповой изменчивости?

3. Что такое искусственный отбор?

4. Каковы причины борьбы за существование в живой природе? Приведите примеры трёх форм борьбы за существование, которые вы наблюдали в природе.

5. Следствием каких взаимоотношений является естественный отбор?

6. Какова роль естественного отбора в эволюции?

7. Рассмотрите рисунок 11. Какие формы борьбы за существование он иллюстрирует? Аргументируйте свой ответ.

Подумайте! Выполните!

1. В самом первом русском переводе работы Ч. Дарвина вместо привычного сейчас слова «отбор» был использован термин «подбор» (что тоже является аналоговым словом для английского selection, использованного Ч. Дарвином). Почему же впоследствии оно было заменено? Выскажите своё мнение.

2. Самостоятельно выберите критерии и сравните теории Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

5. Вид: критерии и структура

Вспомните!

Какие уровни организации живой природы вам известны?

Что такое вид?

Какие другие систематические категории вам известны?

В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе?

Первое представление о виде было создано ещё Аристотелем, который определял вид как совокупность сходных особей. Сам термин «вид» (species) в переводе с латыни означает «образ». Это слово точно определяет тот основной критерий, который использовали исследователи вплоть до XIX в. при определении видовой принадлежности любого организма. Известный учёный К. Линней, создавший учение о виде, считал, что вид состоит из многих схожих особей, дающих плодовитое потомство.

В современной биологии видом называют совокупность особей, обладающих сходными морфологическими и физиологическими признаками, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определённый ареал (область обитания), имеющих общее происхождение и сходное поведение.

Биологический вид – это не только основная таксономическая единица в биологической систематике. Это целостная структура живой природы, которая репродуктивно изолирована от других подобных структур и имеет свою собственную судьбу. Целостность этой системе придают, во-первых, процессы взаимодействия между отдельными особями. Взаимоотношения между организмами разных поколений, между родителями и детьми, самцами и самками, особенности территориального поведения – всё это определяет внутреннюю структуру вида. Не всегда видовые признаки обеспечивают выживание отдельной особи, но они всегда благоприятны для вида в целом. Например, пчела, потерявшая жало, погибнет, но при этом защитит остальных особей.

Вторая причина сохранения единства и целостности вида – это репродуктивная изоляция, т. е. невозможность скрещивания с особями другого вида. Так осуществляется защита генофонда вида (всей совокупности генов вида) от притока чужеродной генетической информации. Существуют различные факторы, препятствующие межвидовому скрещиванию. Например, в Калифорнии растут два близких вида сосны. У одного из них пыльца высыпается в начале февраля, а у другого – в апреле, поэтому между этими видами существует сезонная изоляция. У высших животных брачное поведение имеет характерные видовые особенности, поэтому самки одного вида не реагируют на ухаживание самцов другого близкого вида – это пример поведенческой изоляции (рис. 12).

Наличие репродуктивной изоляции в природных условиях является решающим фактором в определении вида как генетически закрытой биологической системы.

Характерные признаки и свойства, которыми одни виды отличаются от других, называют критериями вида.

Критерии вида. Существует несколько основных критериев вида.

Морфологический критерий заключается в сходстве внешнего и внутреннего строения организмов. Долгое время этот критерий был главным, а порой единственным. С его помощью легко определяются особи неблизких видов. Различить кошку и мышь сможет даже маленький ребёнок, мышь и крысу – любой взрослый человек, а вот отличить домовую и малую мышь сможет только специалист. Существуют специальные определители, которые основаны на морфологических особенностях организации. Однако внутри вида всегда существует структурная изменчивость между разными особями, поэтому порой бывает достаточно сложно определить вид конкретной особи.

Генетический критерий. Иногда среди очень похожих особей обнаруживаются группы, которые не скрещиваются друг с другом. Это так называемые виды-двойники, которые встречаются практически во всех крупных систематических группах и отличаются друг от друга числом хромосом. Например, среди насекомых существуют два широко распространённых вида наездников, которые до последнего времени рассматривались как единый вид (рис. 13).

Рис. 12. Разные типы брачного поведения двух близких видов чаек

Рис. 13. Виды-двойники. Насекомые наездники (А, Б), имеющие разные кариотипы (В): 2n = 10 и 2n = 14

Каждый вид имеет определённый набор хромосом – кариотип, который отличается числом хромосом, их формой, размерами, строением. Различное число хромосом в кариотипе разных видов и видовые отличия геномов обеспечивают генетическую изоляцию при межвидовом скрещивании, потому что вызывают гибель гамет, зигот, эмбрионов или приводят к рождению бесплодного потомства (лошак – гибрид коня и ослицы). Именно использование генетического критерия позволяет надёжно различать виды-двойники.

Физиологический критерий отражает сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида: одинаковые способы питания, размножения, сходные реакции на внешние раздражители, одинаковые биологические ритмы (периоды спячки или миграции). Например, у двух близких видов плодовой мушки-дрозофилы половая активность наблюдается в разное время суток: у одного вида – по утрам, у другого – в вечерние часы.

Биохимический критерий определяется сходством или различием строения белков, химического состава клеток и тканей. Например, отдельные виды низших грибов отличаются друг от друга способностью синтезировать разные биологически активные вещества.

Экологический критерий характеризуется определёнными формами взаимоотношений организмов данного вида с представителями других видов и факторами неживой природы, т. е. теми условиями, в которых этот вид встречается в природе. В Техасе близкие виды дуба растут на разных почвах: один вид встречается только на известняковой почве, другой – на песчаной, а третий растёт на выходах магматических пород.

Географический критерий определяет область распространения, т. е. ареал, вида. У разных видов размер ареалов сильно отличается. Виды, занимающие обширные площади и встречающиеся повсеместно, называют космополитами, а обитающие на небольших территориях и не встречающиеся в других местах, – эндемиками.

Таким образом, для определения видовой принадлежности организма необходимо использовать все критерии в совокупности, потому что отдельные критерии у разных видов могут совпадать.

Структура вида . Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциями (от лат. populus – народ, население), т. е. в естественных условиях любой вид состоит из совокупности популяций.

Популяция – это совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определённую территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.

Именно популяция является элементарной единицей эволюции.

Вопросы для повторения и задания

1. Дайте определение понятия «вид».

2. Расскажите, какие биологические механизмы препятствуют обмену генами между видами.

3. В чём причина бесплодия межвидовых гибридов? Объясните это явление, используя свои знания о механизме мейоза.

4. Какие критерии используют учёные для характеристики вида? Какие критерии вы считаете наиболее важными при определении вида?

5. Что такое ареал вида?

6. Охарактеризуйте по основным критериям вид Кошка домашняя.

7. Дайте определение понятия «популяция».

Подумайте! Выполните!

1. Почему один вид от другого можно отличить только по совокупности разнообразных критериев? Какие критерии вам кажутся наиболее важными?

2. Известны ли вам примеры, когда формулировка «вид как генетически закрытая система» оказывалась не верна? (Вспомните материал о селекции из курса 10 класса.)

3. Проведите исследование. Выясните, какие виды, обитающие в вашей местности, являются эндемиками, а какие – космополитами. Подготовьте отчёт о проделанной работе в виде стенда.

4. Как вы считаете, можно ли слова «популяция» и «популярный» считать однокоренными? Объясните свою точку зрения.

5. Приведите доказательства, свидетельствующие о том, что виды объективно существуют в природе.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.