Биологический и морфофизиологический прогресс и регресс: их критерии и генетические основы

Биологический и морфофизиологический прогресс: их критерии и генетические основы

Это возникновение крупных адаптации, которые значительно повышают жизнеспособность и могут способствовать переходу в новую среду обитания. Благодаря появлению и накоплению ароморфозов возникают крупные таксоны, такие как класс, отдел, тип, царство.

А. Н. Северцов считал ароморфоз одним из главных направлений в эволюции. При ароморфозе происходит значительное усложнение строения органов (морфология), что ведет к интенсификации жизненных процессов (физиология).

Ароморфоз может быть и не «привязан» к определенным условиям окружающей среды, т. е. преимущества, полученные в результате ароморфоза, более абсолютны, чем просто приспособленность. В качестве примера можно назвать фотосинтез, т. е. переход организмов к автотрофному питанию, что позволило сохраниться на нашей планете всему живому.

Все этапы становления клетки, ее органоидов и жизненных процессов можно считать ароморфозами. Важнейшие ароморфозы у животных появление многоклеточности, новых органов и их систем. У растений — многоклеточность, появление тканей, разделение слоевища на отдельные органы.

Наконец, появление каждого органа: корня, стебля, листа, цветка, семени и плода. Все это крупнейшие ароморфозы. Они настолько расширяют возможности организма, что действительно переводят его на более высокую ступень развития. Часто ароморфозы, приведшие к появлению крупных систематических групп, являются их признаками.

Появление плавников, обтекаемая форма тела, двухкамерное сердце, пять отделов мозга, настоящие челюсти позволили рыбам господствовать в водной среде.

Появление конечностей, слизистой кожи и легочного дыхания у земноводных позволило им выйти на сушу.

Кожа с чешуей, яйца в кожистой оболочке, внутреннее оплодотворение и переход на 100%ное легочное дыхание у пресмыкающихся позволили им не просто обитать на суше, но и «отойти от воды».

Четырехкамерное сердце, облегчение и усовершенствование скелета, наличие полостей в костях и воздушных мешков, высокий обмен веществ и теплокровность, развитие головного мозга позволили птицам освоить воздушную среду. Развитие молочных желез и плаценты, внутриутробное вынашивание детенышей, волосяной покров, теплокровность и высокий обмен веществ, наибольшее развитие головного мозга и сложное поведение сделали млекопитающих господствующим классом на нашей планете.

Аналогичные примеры можно привести и по растениям. У мхов по сравнению с водорослями появляются ткани, в частности покровная и фотосинтезирующая. А появление листа и стебля позволяет им поселиться на суше. У папоротников появляется корневище, клетки взрослого растения становятся диплоидными, формируются проводящие ткани. Благодаря этому они достигают больших размеров и господствуют на суше, пока там сохраняется влажный климат.

У голосеменных процесс оплодотворения, для которого мхам и папоротникам была нужна вода, сменяется процессом опыления сухой, высокожизнеспособной пыльцой, нуждающейся только в ветре. Появляются мощный корень, механические ткани и главное семя с многоклеточным зародышем, защищенным плотной оболочкой и снабженным запасом питательных веществ.

У покрытосеменных, или цветковых, семена уже заключены в околоплодник с плодом, а процесс опыления усовершенствован благодаря наличию цветка. Лист приобрел максимально выгодную форму и представлен листовой пластинкой, поверхность которой наилучшим образом осуществляет фотосинтез.

Таким образом, ароморфоз дает организму качественно новые возможности в освоении и получении ресурсов из внешней среды. Он повышает его шансы на выживание, ведет к эволюционному успеху и, следовательно, способствует биологическому прогрессу. Каждое изменение вело к повышению общего уровня биологической организации, к серьезным перестройкам, усложнению и совершенствованию организмов.

Увеличение степени приспособленности организмов к окружающей среде в ходе эволюции часто сопровождалось совершенствованием и усложнением их организации, получившим название прогресса в живой природе. В 1825 году А.Н. Северцов (1866-1936) предложил различать биологический прогресс и морфофизиологический прогресс.

Биологический прогресс

Биологический прогресс — результат успеха группы организмов (популяции, вида, рода, семейства, отряда и т.д.) в борьбе за существование.

Критериями (показателями) биологического прогресса рассматриваются: а) возрастание степени общей приспособленности группы организмов к условиям окружающей среды;

  • б) увеличение численности особей группы;
  • в) расширение ареала (площади местообитания), занимаемого особями группы;
  • г) интенсивное видообразование в этой группе;
  • д) наличие в этой группе большого количества соподчиненных групп (популяций, видов, родов, семейств и т.д.).

В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся насекомые, костистые рыбы, птицы, млекопитающие, покрытосеменные растения.

Биологический регресс

Биологический регресс характеризует, соответственно, снижение приспособленности группы организмов к среде обитания.

Понятия «морфофизиологический прогресс» и «морфофизиологический регресс» применимы для характеристики не только групп, но и отдельных организмов.

Морфофизиологический прогресс (ароморфоз) характеризует совершенствование в ходе эволюции строения и функции организма (морфофизиологической организации).

Ароморфоз включает следующие эволюционные изменения:

  1. • крупные изменения строения организмов (например, развитие четырехкамерного сердца и полушарий головного мозга у млекопитающих);
  2. • возникновение адаптации (приспособлений) общего плана (например, теплокровность, наземная локомоция);
  3. • расчленение органов (например, расчленение мышечных пластов червей на отдельные пучки у членистоногих);
  4. • усложнение и интенсификацию функций (например, интенсификация функции снабжения тканей питательными веществами и кислородом при полном обособлении большого и малого круга кровообращения);
  5. • общее повышение интенсивности жизнедеятельности организмов;
  6. • повышение общего уровня обмена энергии;
  7. • уменьшение зависимости организма от условий существования;
  8. • увеличение степени влияния организма на окружающую среду.

Морфофизиологический прогресс характерен в наибольшей степени для тех групп, которые ведут активный образ жизни, например, позвоночные и членистоногие.

Морфофизиологический прогресс позволяет достичь организму высшего уровня независимости от внешней среды. Такое усложнение организации требует от организма увеличения энергетических затрат и в связи с этим увеличения силы действия организмов на окружающий мир.

Позднее рядом учёных были предложены другие критерии морфофизиологического прогресса: совершенствование интеграции живых систем, повышение уровня гомеостаза живых систем, рост объёма информации и способов её обработки.

А. Н. Северцов назвал эволюционные преобразования организации, ведущие к морфофизиологическому прогрессу, ароморфозами.

Согласно А. Н. Северцову, ароморфозы — это такие изменения строения и функций органов, которые имеют общее значение для организма в целом и поднимают энергию его жизнедеятельности на новый качественный уровень.

Так, несомненными ароморфозами в эволюции позвоночных животных были: развитие механизма активной вентиляции жабер (жаберного насоса) у древнейших позвоночных посредством движений висцерального жаберного скелета, приобретение челюстного аппарата (с перестройкой передних жаберных дуг), интенсификация вентиляции жабер при развитии жаберной крышки у костных рыб, приобретение последними плавательного пузыря — гидростатического аппарата, позволяющего рыбам регулировать свою плавучесть; развитие у предков высших наземных позвоночных — амниот зародышевых оболочек (амниона, серозы, аллантоиса), обеспечивающих возможность откладки яиц на суше; развитие мощного всасывающего (разрежающего) дыхательного насоса грудной клетки у рептилий; формирование летательного аппарата у птиц; развитие живорождения и выкармливания детенышей молоком у млекопитающих; совершенствование головного мозга у птиц, млекопитающих и человека.

Ароморфозы имеют очень высокое общее приспособительное значение, повышая независимость организма от внешней среды.

Название вида Особенности строения Ароморфоз
Мох – кукушкин лён, сфанум, мох Шребера Есть стебель, листья, коробочки со спорами, ризоиды. Появление ризоидов (риза – корень, идос – подобный) – орган прикрепления на суше.
Хвощ – хвощ полевой Листья тонкие, чешуйчатые, плотная кожица, есть стебель, корневище Появление сосудов – проводящих тканей.
Папоротник – щитовник мужской Листья рассечённые (вайи), хорошо развитые, есть корневища с придаточными корнями. Появление придаточных корней на корневище.
Название вида Особенности строения Ароморфоз
Мох настоящий Бессосудистые споровые растения, ткани слабо дифференцированы, побеги имеют примитивное строение, корень отсутствует. 1. Тело разделено на стеблевидную ось и листообразные пластинки.

2. Наблюдается первичная дифференци-ровка на ткани.

3. Корней нет, у не-которых развиты ризоиды.

4. Половые органы антеридии (мужские) и архегонии (женские).

5. Фотосинтезирую-щие ткани развиты слабо.

Хвощ полевой Сосудистые споровые растения. Много-летнее травянистое споровое растение с тонким горизонтальным корневищем, от которого отходят тонкие придаточные корни.

На корневище образуются шаровидные клубеньки с запасом пита-тельных веществ. Ежегодно от корневища отрастают побеги двух видов.

Ранней весной образуются спороносные сочные, неветвистые, серовато-розовые стебли высотой до 20 см, которые не содержат хлорофилла и не принимают участия в ассимиляции.

На верхушке они несут по одному стробилу, который в обиходе часто называют спороносным «колоском».

После спороношения эти побеги засыхают и отмирают, а вместо них развиваются зеленые, ветвистые, бесплодные побеги высотой 30-50 см. Данные стебли ребристые, членистые с мутовчато расположенными ветвями.

Ветви также членистые, большей частью 4-5-гранные, простые или изредка ветвящиеся лишь у основания и направлены косо вверх. Листья, как у всех хвощей, недоразвиты, на стебле они срастаются в цилиндрические, вверху – зубчатые влагалища, листья ветвей имеют вид четырех, реже пяти зубчиков.

У хвощей споры однополые.
Папоротник щитовник Сосудистые споровые растения. Споро-фит папоротников представлен крупным многолетним травянистым растением до 1 м высоты.

Нижняя часть побега долго сохраняется в почве, образуя корневище. Корневище мощное, косое, 30 см длины и 2-3 см ширины.

От корневища отходят листья и многочисленные придаточные корни. От верхушки корневища отходит пучок зеленых длинночерешковых дважды перисто-рассеченных листьев, черешки которых густо покрыты бурыми пленками.

Листья папоротников называются вайями. Растут листья папоротника медленно и своеобразно. Они развиваются в почках под землей 2 года.

Только на третий год весной они появляются, а к осени отмирают. Молодые листья улиткообразно закручены.

Кроме того, листья папоротников в отличие от всех прочих растений растут не основанием, а верхушкой.

Вследствие длительного верхушечного роста вайи достигают крупных размеров. Придаточные корни, как и стебель, имеют сосудистые пучки.

Наличие проводящей ткани дает папоротнику больше преимуществ в выживании, чем мхам, поскольку всасываемая корнями вода по сосудам стебля пере-двигается в листья.

1. Есть корневище с придаточными корнями.

2. Есть стебель с хорошо развитой про-водящей тканью.

3. Листья — вайи бывают спороносными и фотосинтезирующие.

4. Чередование поколений с господством спорофита.

5. В клетках гаметофита сосредоточен хлорофилл.

6. Спорангии находятся на нижней стороне листа.

Вывод˸ Папоротники имеют стебель, листья, корни. В стебле есть сосудистые пучки.

Наличие проводящей ткани дает папоротнику больше преимуществ в выживании, чем мхам, поскольку всасываемая корнями из почвы вода по сосу-дам стебля передвигается в листья. Это результат приспособленности папорот-ников к наземному образу жизни.

Прогресс и регресс в эволюции

Эволюционный процесс в целом непрерывно идет в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды.

Смена условий часто приводит к замене одних приспособлений на другие.

Однако это же относится к приспособлениям широкого характера, дающим организмам преимущества в различных условиях среды.

Таково, например, значение легких как универсального органа газообмена у наземных позвоночных или цветка как совершенного органа размножения у покрытосеменных растений.

Таким образом, биологический прогресс может осуществляться вследствие как частных, так и общих приспособлений организмов.

Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.

Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах), не всегда могут быть признаны прогрессивными.

В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс — это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.

Каковы же пути достижения биологического прогресса?

Ароморфоз. Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А. Н. Северцовым — крупным ученым-эволюционистом.

Один из главных таких путей, согласно Северцову, — морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, т. е. возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов.

Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.

В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга.

Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

Формирование ароморфоза — длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора.

Морфофизиологический прогресс — магистральный путь эволюции органического мира. В развитии каждой крупной таксономической группы можно обнаружить ароморфозы, о чем вы узнаете из последующего материала.

Идиоадаптация. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды.

cyber
Оцените автора
CyberLesson | Быстро освоить программирование Pascal и C++. Решение задач Pascal и C++
Добавить комментарий