Текст книги "Биология. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ"

6.4. Макроэволюция. Направления и пути эволюции (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен). Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Эволюция органического мира. Основные ароморфозы в эволюции растений и животных

Основные направления эволюционного процесса. Анализ проблемы прогрессивной эволюции осуществил российский ученый А.Н. Северцов.

Прежде всего, А.Н. Северцов предложил различать биологический прогресс и морфофизиологический прогресс.

Биологический прогресс – это просто определенный успех той или иной группы живых организмов в жизни: высокая численность, большое видовое разнообразие, широкая область распространение.

Морфофизиологический прогресс – это появление качественно новых, более сложных форм жизни в присутствии уже существующих, вполне сформировавшихся групп. Так, например, многоклеточные организмы появились в мире, населенном одноклеточными, а млекопитающие и птицы в мире, населенном рептилиями.

По мнению А.Н. Северцева биологический прогресс может быть достигнут тремя путями:

Ароморфозы[11]11
  Примеры основных ароморфозов растений и животных есть в тесте других разделов пособия.


[Закрыть]. Приобретение прогрессивных особенностей строения, выводящих ту или иную группу организмов на качественно новый уровень Именно путем ароморфозов возникают крупные таксономические группы – роды, семейства, отряды и т. д. Примерами ароморфозов могут служить возникновение фотосинтеза, возникновение полости тела, многоклеточности, кровеносной и других систем органов, и т. д.

Идиоадаптации, частные приспособления, не носящие принципиального характера, но позволяющие преуспеть в определенной, более или менее узкой среде. Примеры идиоадаптаций: форма и окраска тела, приспособленность конечностей насекомых и млекопитающих к жизни в определенной среде обитания и т. д.

Дегенерация, упрощение строения, переход в более простую среду обитания, потеря уже существующих приспособлений.

Примерами дегенераций могут служить: потеря кишечника ленточными червями, потеря стебля у ряски.

Наряду с биологическим прогрессом используется понятие биологический регресс. Биологическим регрессом называют сокращение численности, видового разнообразия, области распространения той или иной группы организмов.

Предельным случаем биологического регресса является вымирание той или иной группы организмов.

Основные этапы эволюции растительного и животного мира. Эволюция растений. Первые живые организмы возникли примерно 3,5 млрд лет назад. Они, по-видимому, питались продуктами абиогенного происхождения и были гетеротрофами. Высокая скорость размножения привела к возникновению конкуренции за пищу, а следовательно к дивергенции. Преимущество получили организмы, способные к автотрофному питанию – сначала к хемосинтезу, а затем и к фотосинтезу. Около 1 млрд лет назад эукариоты разделились на несколько ветвей, от части которых возникли многоклеточные растения (зеленые, бурые и красные водоросли), а так же грибы.

Основные условия и этапы эволюции растений. В связи с образованием почвенного субстрата на суше растения стали выходить на сушу. Первыми были псилофиты. От них возникла целая группа наземных растений – мхов, плаунов, хвощей, папоротников, размножающихся спорами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. Размножение семенами освободило половой процесс у растений от зависимости от водной среды. Эволюция шла по пути сокращения гаплоидного гаметофита и преобладания диплоидного спорофита.

В каменноугольном периоде палеозойской эры древовидные папоротникообразные образовали каменноугольные леса.

После общего похолодания климата господствующей группой растений стали голосеменные растения. Затем начинается расцвет покрытосеменных цветковых растений продолжающийся до сего дня.

Основные особенности эволюции растительного мира.

– Переход к преобладанию спорофита над гаметофитом.

– Развитие женского заростка на материнском растении.

– Переход от оплодотворения в воде к независимомому от водной среды опылению и оплодотворению.

– Расчленение тела растений на органы, развитие проводящей сосудистой системы, опорных и защитных тканей.

– Совершенствование органов размножения и перекрестного опыления у цветковых в связи с эволюцией насекомых.

– Развитие зародышевого мешка для защиты эмбриона от неблагоприятных влияний внешней среды.

– Возникновение разнообразных способов распространения семян и плодов.

Эволюция животных. Предполагается, что животные произошли либо от общего ствола эукариот, либо от одноклеточных водорослей, подтверждением чего является существование эвглены зеленой и вольвокса, способных как к автотрофному, так и к гетеротрофному питанию.

Наиболее древними животными были губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты. Затем появляются моллюски. Позже начинается расцвет рыб, сначала их бесчелюстных предков, а затем и рыб, обладавших челюстями. От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Из этой группы рыб возникли амфибии, а затем и другие классы позвоночных.

Наиболее древние амфибии, жившие в девоне, – ихтиостеги. Расцвет амфибий произошел в карбоне.

От амфибий ведут свое начало рептилии, завоевавшие сушу благодаря появлению механизма засасывания воздуха в легкие, отказу от кожного дыхания, появлению покрывающих тело роговых чешуй и оболочек яиц, защищающих эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. Среди рептилий, предположительно, выделилась группа динозавров, давшая начало птицам.

Первые млекопитающие появились в триасовом периоде мезозойской эры. Основными прогрессивными биологическими особенностями млекопитающих стали вскармливание детенышей молоком, теплокровность, развитая кора головного мозга.

Основные особенности эволюции животного мира. Эволюция животных характеризуется дифференциацией клеток и тканей по строению и функциям, специализацией органов и систем органов.

Свобода перемещения и способы добывания пищи (заглатывание кусков) определили выработку сложных механизмов поведения. Внешняя среда, колебания ее факторов оказывали меньшее влияние на животных, чем на растения, т. к. у животных развивались и совершенствовались механизмы внутренней саморегуляции организма.

Важным этапом эволюционного развития животных стало возникновение твердого скелета. У беспозвоночных сформировался наружный скелет, – иглокожие, членистоногие, моллюски; у позвоночных появился внутренний скелет. Преимущества внутреннего скелета заключаются в том, что, в отличии от наружнего скелета он не ограничивает увеличения размеров тела.

Прогрессивное развитие нервной системы, стало основой для возникновения системы условных рефлексов.

Эволюция животных привела к развитию группового адаптивного поведения, что стало основанием для появления человека.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

А1. Крупные генетические перестройки, приводящие к повышению уровня организации, называются

1) идиоадаптациями 3) ароморфозами

2) дегенерацией 4) дивергенцией

А2. Предки какого типа современных животных имели внутренний скелет?

1) кишечнополостных 3) моллюсков

2) хордовых 4) членистоногих

А3. Папоротники эволюционно прогрессивнее мохообразных потому, что у них появились

1) стебли и листья 3) органы

2) споры 4) проводящие системы

А4. К ароморфозам растений можно отнести возникновение

1) окраски цветка

2) семени

3) соцветий

4) вегетативного размножения

А5. Какие факторы обеспечили пресмыкающимся расцвет на суше?

1) полное разделение артериальной и венозной крови

2) яйцеживорождение, способность жить в двух средах

3) развитие яйца на суше, пятипалые конечности, легкие

4) развитая кора головного мозга

А6. Идея биологической эволюции органического мира согласуется с представлениями о

1) мутационном процессе

2) наследовании приобретенных признаков

3) божественном творении мира

4) стремлении организмов к прогрессу

А7. Теорию стабилизирующего отбора разработал

1) В.И. Сукачев

2) А.Н. Северцов

3) И.И. Шмальгаузен

4) Е.Н. Павловский

А8. Примером идиоадаптации можно считать возникновение:

1) шерсти у млекопитающих

2) второй сигнальной системы у человека

3) длинных ног у гепарда

4) челюстей у рыб

А9. Примером ароморфоза можно считать возникновение

1) перьев у птиц

2) красивого хвоста у павлина

3) крепкого клюва у дятла

4) длинных ног у цапли

А10. Укажите пример идиоадаптации у млекопитающих.

1) возникновение плаценты

2) развитие шерсти и волос

3) теплокровность

4) мимикрия

Часть В

В1. К ароморфозам растений относится появление

1) семени

2) корнеклубней

3) ветвистых побегов

4) проводящих тканей

5) двойного оплодотворения

6) сложных листьев

В2. Установите последовательность возникновения эволюционных идей

A) идея изменяемости видов

Б) идея божественного творения видов

B) признание факта эволюционного развития

Г) появление синтетической теории эволюции

Д) выяснение механизмов эволюционного процесса Е) эмбриологические доказательства эволюции

ВЗ. Соотнесите перечисленные признаки растений и животных с направлениями эволюции

Часть С

С1. Что устанавливает закон Мюллера-Геккеля?

С2. Почему малочисленные виды подлежат охране, а многочисленные нет?

6.5. Происхождение человека. Человек как вид, его место в системе органического мира. Гипотезы происхождения человека. Движущие силы и этапы эволюции человека. Человеческие расы, их генетическое родство. Биосоциальная природа человека. Социальная и природная среда, адаптации к ней человека

6.5.1. Антропогенез. Движущие силы. Роль законов общественной жизни в социальном поведении человека

Ч. Дарвин в труде «Происхождение человека и половой отбор» обосновал эволюционное родство человека с высшими обезьянами. Основными направлениями и результатами биологической эволюции человека, как отдельного вида в классе Млекопитающих были:

– развитие прямохождения;

– освобождение верхней конечности для трудовой деятельности;

– увеличение объема переднего мозга и значительное развитие коры головного мозга;

– усложнение высшей нервной деятельности.

Под влиянием биологических факторов эволюции изменялись морфологические и физиологические особенности человека.

Социальные факторы в эволюции человека легли в основу эволюции его поведения, развития общественных, трудовых и коммуникативных навыков. К этим факторам относятся:

– использование, а затем создание орудий труда;

– необходимость адаптивного поведения в процессе становления общественного образа жизни;

– необходимость прогнозировать свою деятельность;

– необходимость воспитывать и обучать потомство, передавая ему накопленный опыт.

Движущими силами силы антропогенеза являются:

– индивидуальный естественный отбор, направленный на определенные морфофизиологические признаки – прямохождение, строение кисти, развитие мозга.

– Групповой отбор, направленный на социальную организацию, биосоциальный отбор, результат совместного действия первых двух форм отбора. Действовал на уровне особи, семьи, племени.

Человеческие расы, единство их происхождения. Человеческие расы – это сложившиеся в процессе биологической эволюции группы людей внутри вида Homo sapiens. Принадлежность человека к той или иной расе определяется особенностями его генотипа и фенотипа. Представители разных рас принадлежат к одному и тому же виду, и при скрещивании дают плодовитое потомство.

Существуют три расы: евразийская (европеоидная), экваториальная (австрало-негроидная), азиатско-американская (монголоидная). Причиной образования рас было географическое расселение и последующая географическая изоляция людей. Расовые признаки носили адаптивный характер, что в современном обществе утратило свое значение.

Часто используемые в политических целях утверждения о превосходстве одной расы над другой не имеют под собой никаких научных оснований.

От рас следует отличать «этнические общности»: национальности, нации и т. д. Принадлежность человека к той или иной этнической общности определяется не его генотипом и фенотипом, а освоенной им национальной культурой.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

А1. У человека по сравнению с остальными приматами лучше развита

1) способность лазать по деревьям

2) охрана потомства

3) сердечно-сосудистая система

4) кора головного мозга

А2. Шимпанзе считается ближайшим родственником человека, потому что у шимпанзе

1) 48 хромосом в клетках

2) такой же генетический код

3) сходная первичная структура ДНК

4) сходная структура гемоглобина

А3. Биологическая эволюция человека определила его

1) строение

2) интеллект

3) особенности речи

4) сознание

А4. Социальным фактором эволюции человека стал

1) родной язык

2) тренированность мышц

3) цвет глаз

4) скорость бега

А5. Раса – это сообщество людей, которое формировалось под влиянием

1) социальных факторов

2) географических и климатических факторов

3) этнических, языковых различий

4) принципиальных разногласий между людьми

А6. Все расы составляют один вид «Человек разумный». Доказательством этому служит тот факт, что люди разных рас

1) свободно перемещаются по миру

2) осваивают чужой язык

3) образуют многодетные семьи

4) произошли от одной расы

А7. У представителей монголоидной и негроидной рас

1) различные наборы хромосом

2) различное строение мозга

3) одинаковые наборы хромосом

4) всегда разные родные языки

А8. Переход приматов к прямохождению привел к таким изменениям в строении тела, как

1) уменьшение нагрузки на позвоночник

2) формирование плоской стопы

3) сужение грудной клетки

4) формирование кисти с противопоставленным большим пальцем

А9. Особым признаком человека, отличающим его от обезьяноподобных предков, стало появление

1) коры головного мозга

2) первой сигнальной системы

3) второй сигнальной системы

4) общения сигналами

А10. Человек способен, а обезьяна не способна к

1) творческому труду

2) обмену знаками

3) поиску выхода из трудного положения

4) формированию условных рефлексов

А11. Сын французов, воспитывающийся с раннего детства в русской семье, заговорит:

1) по-русски без акцента

2) по-русски с французским акцентом

3) по-французски с русским акцентом

4) по-французски без акцента

Часть В

В1. Выберите признаки, имеющие отношение к антропогенезу и ставшие его предпосылками.

1) расширение грудной клетки

2) освобождение передних конечностей

3) объем мозга 850 см³

4) вскармливание детенышей молоком

5) хорошее зрение и слух

6) развитые двигательные отделы головного мозга

7) стадный образ жизни

8) позвоночник в форме дуги

В2. Установите соответствие между признаками человекообразных обезьян и человека

Часть С

С1. Какие признаки говорят в пользу родства человека и человекообразных обезьян?

Раздел 7
Экосистемы и присущие им закономерности

7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Закон оптимума. Закон минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: абиотические факторы, антропогенные факторы, биогеоценоз, биологические ритмы, биомасса, биотические факторы, зона оптимума, консументы, ограничивающий фактор, пищевые цепи, пищевые сети, плотность популяций, пределы выносливости, продуктивность, продуценты, репродуктивный потенциал, сезонные ритмы, суточные ритмы, фотопериодизм, экологические факторы, экология.

Любой организм находится под прямым или косвенным воздействием условий окружающей среды. Эти условия называются экологическими факторами. Все факторы подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

К абиотическим факторам – или факторам неживой природы, относятся климатические, температурные условия, влажность, освещенность, химический состав атмосферы, почвы, воды, особенности рельефа.

К биотическим факторам относятся все организмы и непосредственные продукты их жизнедеятельности. Организмы одного вида вступают в различные по характеру отношения, как друг с другом, так и с представителями других видов. Эти отношения, соответственно подразделяются на внутривидовые и межвидовые.

Внутривидовые отношения проявляются во внутривидовой конкуренции за пищу, кров, самку. Так же они проявляются в особенностях поведения, иерархии отношений между членами популяции.

Межвидовые отношения могут быть симбиотическими, хищническими, паразитическими.

Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека, под влиянием которой среда изменяется и формируется. Деятельность человека распространяется, практически, на всю биосферу: добыча полезных ископаемых, освоение водных ресурсов, развитие авиации и космонавтики сказываются на состоянии биосферы. В результате возникают разрушительные процессы в биосфере, к которым относятся загрязнение вод, «парниковый эффект», связанный с увеличением концентрации диоксида углерода в атмосфере, нарушения озонового слоя, «кислотные дожди» и т. д.

Организмы адаптируются (приспосабливаются) к влиянию определенных факторов в процессе естественного отбора. Их адаптационные возможности определяются нормой реакции по отношению к каждому из факторов, как постоянно действующих, так и колеблющихся в своих значениях. Например, длина светового дня в конкретном регионе постоянна, а температура и влажность могут колебаться в достаточно широких пределах.

Экологические факторы характеризуются интенсивностью действия, оптимальностью значения (оптимумом), максимальным и минимальным значениями, в пределах которых возможна жизнь конкретного организма. Эти параметры для представителей разных видов различны.

Отклонение от оптимума какого-либо фактора, например, снижение количества пищи, может сузить пределы выносливости птиц или млекопитающих по отношению к понижению температуры воздуха.

Фактор, значение которого в данный момент находится на пределах выносливости, или выходит за них называется ограничивающим.

Организмы, способны существовать как в широких пределах колебания фактора, так и в узких. Например, организмы, обитающие в условиях континентального климата, переносят широкие колебания температур. Такие организмы обычно имеют широкие ареалы распространения. В узких пределах колебания фактора, т. е. в относительно постоянных условиях, существуют паразитические или симбиотические формы. Ареал таких организмов ограничен.

Биологические ритмы. Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т. е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. К внешним факторам относятся – изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений. Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Эти же факторы определяют время наступления перелетов птиц, линьку животных и т. д.

Фотопериодизм – фактор, определяющий длину светового дня и в свою очередь влияющий на проявление других факторов среды. Длина светового дня для многих организмов является сигналом смены сезонов. Очень часто на организм оказывает влияние сочетание факторов, и если какой либо из них является ограничивающим, то влияние фотопериода снижается или не проявляется вовсе. При низких температурах, например растения не зацветают.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

А1. Организмы, как правило, приспосабливаются

1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам

2) к одному, важнейшему для организма фактору

3) ко всему комплексу экологических факторов

4) в основном, к биотическим факторам

А2. Ограничивающим называется фактор

1) снижающий выживаемость вида

2) наиболее приближенный к оптимальному

3) с широким диапазоном значений

4) любой антропогенный

А3. Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать

1) скорость течения воды

2) повышение температуры воды

3) пороги в ручье

4) длительные дожди

А4. Актиния и рак-отшельник находятся в отношениях

1) хищнических 2) паразитических

3) нейтральных 4) симбиотических

А5. Биологическим оптимумом называется положительное действие

1) биотических факторов

2) абиотических факторов

3) всех видов факторов

4) антропогенных факторов

А6. Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к

1) саморегуляции 3) охране потомства

2) анабиозу 4) высокой плодовитости

А7. Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой природе, – это

1) атмосферное давление 3) влажность воздуха

2) долгота дня 4) температура воздуха

А8. К антропогенному фактору относится

1) конкуренция двух видов за территорию

2) ураган

3) содержание кислорода в атмосфере

4) сбор ягод

А9. Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается

1) домашняя лошадь 3) бычий цепень

2) майский жук 4) человек

А10. Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает

1) прудовая лягушка 3) песец

2) ручейник 4) пшеница

Часть В

В1. К биотическим факторам относят

1) органические остатки растений и животных в почве

2) количество кислорода в атмосфере

3) симбиоз, квартиранство, хищничество

4) фотопериодизм

5) смена времен года

6) численность популяции

Часть С

С1. Почему необходимо очищать сточные воды, перед попаданием их в водоемы?