Особенности ароморфозов и идиоадаптации и их роли в процессе эволюции органического мира

Содержание 

Введение………………………………………………………………………...…3

1 Характеристика  понятий «ароморфоз» и  «идиоадаптации»……………...…6

1.1 Общая характеристика  ароморфозов и идиоадаптаций…………………...6

1.2 Правило смены  фаз……………………………………………………………9

Глава 2. Роль в  эволюции ароморфозов и идиоадаптации……………………13

2.1. Зарождение  и развитие живых организмов……………………………….13

2.2 Основные ароморфозы в эволюции растений……………………………..14

2.2 Основные ароморфозы  в эволюции животных……………………………17

2.3 Идиоадаптации  растений и животных…………………….……………….22

Глава 3. Практическая работа…………………………………………………..25

Заключение…………………………………………………………………….…42

Список использованной литературы………………………………………...…45 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

      Эволюционный процесс непрерывно идет в направлении наибольшего приспособления живых организмов к конкретным условиям среды. Смена условий приводит к замене одних приспособлений на другие. Это относится и к приспособлениям широкого характера. Например, появление легочного дыхания, двух кругов кровообращения, теплокровности. Такие приспособления ведут к общему подъему организации, т.е. к биологическому прогрессу. Прогресс всегда будет сопровождаться увеличением численности, расширением ареала, образованием новых популяций, подвидов и видов. Советскими учеными А.Н. Северцевым (1866-1936) и И.И. Шмальгаузеном (1884-1963) был разработан вопрос о путях достижения биологического прогресса и выделено три основных направления. Это ароморфозы, идиоадаптации и общая дегенерация в развитии организмов.

      В настоящее время происходит постоянный пересмотр основных эволюционных концепций и теории эволюции в целом. Одним из основных является вопрос о направленности развития в органическом мире. Существует ли в нем прогресс и каковы его критерии? С одной стороны очевидность прогресса не вызывает особых возражений, и эволюционная теория дает многочисленные тому подтверждения. Сам Ч. Дарвин признавал прогресс в живой природе, но никакого точного определения этому понятию не дал. Его последователи попытались более точно проанализировать это понятие. В настоящее время не существует пока общепризнанных критериев прогресса, хотя в последние годы его связывают со степенью упорядоченности и сложностью организации биологических систем.

      С другой стороны многие ученые (Р. Кэрролл, Э. Корур, К. Дюнбар, Д. Симпсон, Э. Ломбард, Ю. Чайковский) считают, что никаких эволюционных преобразований подобно ароморфозам ни у животных, ни у растений не было, а археоптерикс – «мифическая переходная форма».

      В данной ситуации актуальность дипломной работы заключается в том, чтобы попытаться доказать, что именно ароморфозы и идиоадаптации могли привести к тем эволюционным изменениям, которые поставили многие виды растений и животных на путь биологического прогресса.

      Целью данной дипломной работы является изучение особенностей ароморфозов и идиоадаптации и их роли в процессе эволюции органического мира.

      В рамках достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

      1. Дать характеристику понятиям «ароморфоз» и «идиоадаптация», охарактеризовать роль ароморфозов и идиоадаптации в эволюции органического мира;

      2. Рассмотреть основные ароморфозы в эволюции растений и животных.

      Представленная работа имеет как теоретическую, так и практическую значимость. Результаты могут быть использованы для разработки лекционных занятий по теме «Макроэволюция. Основные направления эволюционного процесса», а также при подготовке уроков по биологии, вызовут интерес у учащихся и студентов – практикантов.

      Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 3 глав, заключение и библиографический список. Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования. Глава первая раскрывает общие вопросы, касающиеся исторических аспектов и общей характеристики ароморфозов и идиоадаптаций.

      Во второй главе подробно рассмотрена роль ароморфозов и идиоадаптаций в эволюции органического мира – царств растений и животных. 

      В третьей главе представлена практическая часть работы, разработаны варианты уроков, с использованием собранного нами материала.  
В заключении сформулированы выводы, сделанные в ходе исследования о значении ароморфозов и идиоадаптаций в эволюции органического мира. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава 1. Понятия «ароморфозы» и «идиоадаптации»

1. Общая характеристика ароморфозов и идиоадаптаций

 

      Ароморфозы  – это широкие анатомо-морфологические  адаптации, существенно повышающие общий уровень организации рассматриваемой группы.

      По  представлениям А.Н. Северцова, ароморфозы – это приспособительные изменения, при которых повышается общая энергия жизнедеятельности [14].

      По  представлениям И.И. Шмальгаузена, ароморфозы дают возможность использования новых ресурсов среды. В результате организмы получают в борьбе за существование преимущества общего характера, не ограниченные строго определенной средой [19].

      Признаки  становятся ароморфными только в  определенном сочетании с другими  признаками (например, четырехкамерное  сердце у крокодилов не является ароморфозом, поскольку при наличии двух дуг  аорты артериальная и венозная кровь  смешивается в спинной артерии).

      Ароморфозы  неоднозначны по своим масштабам.

      Крупнейшие  ароморфозы приводят к появлению  новых таксонов высшего ранга (разделов, царств). Примеры: появление электрон-транспортных цепей (что обеспечило возможность фотосинтеза и аэробного дыхания), появление белков-гистонов и ядерной оболочки (что обеспечило возможность митоза, мейоза и полового размножения), появление зародышевых листков у животных и дифференцированных тканей у растений (что привело к образованию систем органов).

      Крупные и частные ароморфозы приводят к образованию таксонов примерно на уровне типов, отделов, классов.

      Примеры крупных ароморфозов: появление  осевого скелета – хорды, появление  конечностей членистоногих и  пятипалой конечности у позвоночных, появление зародышевых оболочек у насекомых и амниот, появление пыльцевой трубки и семени.

      Примеры частных ароморфозов: полное разделение кругов кровообращения у птиц и млекопитающих, преобразование ротового аппарата у насекомых и млекопитающих, появление замкнутого плодолистика, цветка и плода у покрытосеменных растений [14].

      Разумеется, четкую границу между ароморфозами различных уровней провести нельзя.

      Следствием  ароморфозов является морфофизиологический прогресс, основными критериями которого являются следующие показатели [3]:

      а) системные – совершенствование систем гомеостаза и гомеореза; (гомеостаз – устойчивость состояния, например, постоянная температура тела, постоянство солевого состава, постоянство содержания О2 и СО2, постоянство рН); (гомеорез – устойчивость развития, например, способность формирования определенного фенотипа в изменяющихся условиях среды обитания);

      б) энергетические – повышение к.п.д. организма (сравните опыление у сосны  и у цветковых растений);

      в) информационные – возрастание объема информации: генетической (увеличение объема ДНК в клетке) и эпигенетической (память, научение).

      Следствием  морфофизиологического прогресса  является общебиологический прогресс, связанный с выходом в новую адаптивную зону. Примером общебиологического прогресса, основанного на ароморфозах, является завоевание суши сосудистыми растениями, насекомыми и амниотами.

      Таким образом, ароморфозы являются крупными преадаптациями, заранее обеспечивающими организмам возможность обитания в новых условиях. Вследствие ароморфозов начинается широкая адаптивная радиация. Концепция адаптивной радиации разработана В.О. Ковалевским (1875) и Г. Осборном (1915) независимо друг от друга. Адаптивная радиация – это разветвление предкового ствола группы организмов на отдельные ветви в ходе приспособительной эволюции. Таким образом, адаптивная радиация связана с развитием адаптаций к различным условиям среды и способов использования её ресурсов: освоение различных местообитаний, убежищ, пищевой базы, способов добывания пищи и т.д. Адаптивная радиация проявляется в разнообразии таксономических групп в пределах крупного таксона, например, в разнообразии родов и видов семейства Кошачьи, разнообразии различных семейств отряда Хищные и т.д. Например, анцестральные (предковые) формы млекопитающих, благодаря целому комплексу ароморфозов дали начало множеству групп, завоевавших все мыслимые адаптивные зоны [19]:

• древесно-лазающие растительноядные (белки, приматы);
• древесно-лазающие хищные (куницы);
• наземно-лесные растительноядные (лоси, косули);
• наземно-лесные хищные (волки), наземные обитатели открытых про

странств (лошади);

• подземные (кроты, слепыши);
• околоводные и полуводные (ластоногие);
• водные (китообразные);
• летающие (рукокрылые);
• обитатели переходных местообитаний (лисы, зайцы, кабаны) и т.д.

      Алломорфозы, или идиоадаптации – это анатомо-морфологические адаптации, обеспечивающие приспособленность к определенным условиям обитания. При этом организмы не испытывают ни значительного усложнения, ни упрощения уровня организации: одни органы дифференцируются далее, другие – теряют свое значение и редуцируются. Соответственно, и энергия жизнедеятельности остается на прежнем уровне. Примерами алломорфозов являются характерные признаки отрядов млекопитающих (рукокрылые, китообразные, приматы) и семейств растений (злаки, бобовые, орхидные).

      Между ароморфозами и алломорфозами не всегда можно провести четкое разграничение. Например, появление чешуи у рыб, перьевого покрова у птиц и шерстного покрова у млекопитающих можно рассматривать и как частные ароморфозы, и как очень крупные алломорфозы (идиоадаптации).

2. Правило смены фаз

 

      Правило смены фаз, разработанное А.Н. Северцовым и И.И. Шмальгаузеном [15, 19], гласит, что различные направления эволюционного процесса и пути достижения биологического прогресса закономерно сменяют друг друга в ходе эволюции.

      Ароморфозы  первоначально формируются как  частные алломорфозы и катаморфозы. Например, основные ароморфозы плацентарных млекопитающих представляют собой накопление частных признаков: увеличенные полушария переднего мозга с развитой серой корой (неопаллиум), четырехкамерное сердце, редукция правой дуги аорты, преобразование подвеска, квадратной и сочленовой костей в слуховые косточки, появление шерстного покрова, молочных желез, дифференцированных зубов в альвеолах, предротовой полости, плаценты.

      Каждый  из этих признаков в отдельности  не обеспечивает существенного повышения уровня организации. Только вместе взятые они становятся ароморфозами, которые обеспечивают относительную независимость от климатических условий и неограниченное расширение пищевой базы. В этих условиях биологический прогресс достигается путем арогенеза.

    Ароморфозы  приводят к возможности освоения новых местообитаний. Это приводит к адаптивной радиации и формированию адаптивных зон с помощью алломорфозов. В этих условиях биологический прогресс достигается путем аллогенеза. Дальнейшая конкуренция приводит к появлению частных приспособлений – теломорфозов и гиперморфозов.

    Правило смены фаз можно представить  следующим образом: