Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - Сергей Титов

Итак, мы видим, что генофонд популяции может изменяться в силу тех или иных причин. Иногда популяция, как в случае расщепляющего отбора или миграции мышей на остров, может разделиться на две различные популяции, которые окажутся изолированными друг от друга. Если такая изоляция будет продолжаться недолго (например, если брёвна будут часто переправляться с берега на остров и обратно или если к острову вскоре проложат мост), то животные смогут вновь производить совместное потомство и вновь сольются в единую популяцию. Однако если изоляция окажется долгой, то вновь образовавшиеся популяции начнут всё более и более отдаляться друг от друга. Причиной этого могут быть различные условия жизни на разных территориях, т. е. различный характер отбора, или случайные мутации, по-разному возникающие в разделённых группах.

Рис. 145. Возникновение новых видов ландыша в результате географической изоляции

Так или иначе усугубляющиеся различия могут привести к тому, что исходная популяция распадётся окончательно и возникнут два различных вида.

Основным фактором видообразования СТЭ считает изоляцию. Различают географическую и репродуктивную (экологическую) изоляцию и соответственно географическое и экологическое видообразование. Примером первой может быть рассмотренное переселение мышей на остров. Географическая изоляция может также возникнуть в результате образования горных разломов, изменения русла рек, вырубки больших участков леса под пашни и пр. (рис. 145). Возможный вариант репродуктивной изоляции мы тоже рассматривали. Можно привести и другие примеры, в том числе широко известную ситуацию с рыбами, которые откладывают икру один раз в два года. Тогда те рыбы, нерест которых происходит по нечётным годам, не могут обмениваться генами с теми, которые размножаются по чётным. В результате возникает репродуктивная изоляция, которая со временем может привести к появлению двух различных видов рыб.

Проверьте свои знания

1. Какие виды изменчивости имеют эволюционное значение?

2. Какие формы отбора различал И. И. Шмальгаузен?

3. Что такое дрейф генов? Как он возникает и к каким последствиям может привести?

4. Какие факторы видообразования вы знаете?

5. Обсудите, какие антропогенные факторы могут повлиять на видообразование. Существуют ли в вашем регионе подобные факторы?

Задания

1. Выберите критерии и проведите сравнение географической и экологической изоляции. Оформите результаты в виде таблицы.

2. У лугового растения погрёмка в средней полосе России существует две чётко выраженные популяции: одна из них цветёт в июне, а растения другой – в августе. Попробуйте объяснить, чем было вызвано подобное разделение 3. Рассмотрите рисунок 146. Какой тип видообразования изображён на этом рисунке – географический или экологический? Объясните свою точку зрения.

Рис. 146. Образование нового вида пшеницы

§ 48 Доказательства эволюции

Как некогда в разросшихся хвощахРевела от сознания бессильяТварь скользкая, почуя на плечахЕщё не появившиеся крылья.

Н. Гумилёв. Шестое чувство

Мы рассмотрели механизмы эволюционных изменений, происходящих в популяциях внутри одного вида. Но преобразования видов в конце концов затрагивают и более высокие ступени организации. Процесс формирования крупных систематических единиц: из видов – новых родов, из родов – новых семейств и т. д. – называют макроэволюцией. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Этот термин впервые ввёл в 1927 г. советский генетик Ю. А. Филипченко.

Эволюция – это очень длительный исторический процесс, который невозможно непосредственно наблюдать на протяжении ограниченного времени. Процессы формирования крупных таксонов могут продолжаться сотни миллионов лет. Реальное существование эволюционных процессов подтверждают факты, полученные разными естественными науками: палеонтологией, морфологией, систематикой, эмбриологией и многими другими. Рассмотрим основные имеющиеся на сегодняшний день доказательства существования макроэволюции.

Биохимические и цитологические доказательства

Все виды живых организмов имеют одинаковый генетический код, механизмы синтеза белка и запасания энергии, один и тот же принцип строения клетки и другие общие молекулярно-биологические и цитологические признаки. Это доказывает, что основы строения всего живого были заложены уже в первых существовавших на Земле организмах и дальнейшие изменения не затрагивали эти основные общие свойства.

Эмбриологические доказательства

В 1828 г., задолго до выхода книги Ч. Дарвина «Происхождение видов…», российский учёный Карл Максимович Бэр (1792–1876) показал, что зародыши отдалённых групп животных имеют очевидное сходство: все они проходят через стадии бластулы, гаструлы, у них формируются эктодерма, энтодерма и мезодерма и развиваются другие общие признаки (рис. 147). Это открытие Бэра было названо законом зародышевого сходства, которому Дарвин придавал большое значения как свидетельству происхождения видов от общего предка. Впоследствии, обобщив эти данные, немецкие учёные Эрнст Геккель и Фриц Мюллер сформулировали биогенетический закон: «Индивидуальное развитие (онтогенез) организма есть краткое и сжатое повторение исторического развития (филогенеза) вида, к которому этот организм относится».

Рис. 147. Сходство эмбрионов позвоночных на ранних стадиях развития (рыба, амфибия, черепаха, птица, человек)

Стадия бластулы напоминает колонию одноклеточных животных, гаструла отражает общий план строения кишечнополостных. В дальнейшем у наземных позвоночных закладываются жабры, у зародыша человека – хвост и пр. Такой же вывод можно сделать, наблюдая за личинками некоторых насекомых. Вспомните, что во времена Реди личинок мух считали червями, от которых мухи действительно произошли в процессе эволюции.

А личинка лягушки – головастик по своему строению напоминает рыбу, эволюционного предка земноводных.

Таким образом, в процессе развития зародыша проявляются признаки, характерные для его далёких предков.

Атавизмы и рудименты

Важным анатомическим доказательством эволюции служат рудименты и атавизмы.

Атавизмы – это появляющиеся у отдельных особей данного вида признаки, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции. Например, появление трёхпалой конечности у современных лошадей, развитие дополнительных пар молочных желёз, хвоста или сплошного волосяного покрова у человека (рис. 148, А). Возникновение атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за развитие этих признаков, в процессе эволюции сохранились, но при нормальном развитии их действие блокируется.

Рудименты – это органы, утратившие в процессе эволюции своё значение. Они закладываются во время эмбриогенеза, но полностью не развиваются.

Рис. 148. Атавизмы (А) и рудименты (Б)

Когда-то у далёких предковых форм эти органы имели важное значение, но в дальнейшем в связи с изменениями условии существования перестали быть необходимыми. Примерами рудиментов могут служить неразвитые кости задних конечностей и остатки тазового пояса у китообразных, хвостовые позвонки и ушные мышцы у человека (рис. 148, Б). В отличие от атавизмов, рудименты присутствуют у всех представителей вида.

Иногда в процессе эволюции в определённых условиях среды получает преимущество и сохраняется некая переходная форма, соединяющая в себе признаки разных классов. Например, утконос и ехидна относятся к млекопитающим, но откладывают яйца и имеют клоаку как и пресмыкающиеся, а у кистепёрой рыбы латимерии, кроме жабр, есть примитивные лёгкие, а её парные плавники обладают мускулатурой и напоминают по строению конечности наземных позвоночных.

Палеонтологические доказательства

Изучение ископаемых остатков живых организмов, их следов и отпечатков, обнаруженных в разных геологических слоях, позволяет проследить историческое развитие живой природы. В наиболее древних породах разнообразие организмов невелико, и все они имеют относительно простое строение. В более молодых отложениях остатки имеют всё более сложное строение, и их видовое разнообразие гораздо шире.

Рис. 149. Археоптерикс

Учёные обнаружили много вымерших переходных форм между ныне живущими и ископаемыми организмами, например зве– розубые ящеры, напоминающие по строению зубов и скелета млекопитающих, археоптерикс, сочетающий признаки птиц (общий вид, строение конечностей, перья на теле) и пресмыкающихся (наличие зубов, брюшных рёбер) (рис. 149).