Какво е проявлението на биологичния прогрес при съвременните костисти риби?
Повечето съвременни костисти риби са в състояние на биологичен прогрес. Дайте поне три доказателства в подкрепа на това твърдение.
Отговор
1) Тестовидните риби имат много голяма площ и тя не намалява.
2) Броят на костистите риби е много голям и продължава да нараства.
3) В рамките на класа костисти риби продължава появата на нови таксони (разреди, семейства, родове).
Какви са причините за биологичния прогрес?
Отговор
Причината за биологичния прогрес е добрата адаптация на вида към условията на околната среда. Фитнесът е следствие от взаимодействието на движещите сили на еволюцията (предимно естествен подбор).
Защо разнообразието от адаптация допринася за биологичния прогрес на групата?
Отговор
Разнообразие от адаптации ви позволява да живеете в различни условия на околната среда. Вследствие на това се увеличава обхватът на вида и броят на неговите индивиди.
Защо голямото изобилие на даден вид е индикатор за биологичен прогрес?
Отговор
Голямото изобилие на вида показва, че е добре адаптиран към условията на околната среда.
Защо разширяването на ареала на видовете се счита за признак на биологичен прогрес? Дайте 3 доказателства.
Отговор
1) нараства разнообразието от условия на околната среда, които осигуряват възпроизводството и развитието на индивидите от вида;
2) разширяване на възможностите за хранене, подобряване на снабдяването с храна;
3) вътрешновидовата конкуренция отслабва.
Защо високата плодовитост на индивидите може да доведе до биологичен прогрес на даден вид? Посочете поне три причини.
Отговор
1) високата плодовитост води до голям брой индивиди;
2) поради големия брой площта се разширява;
3) броят на мутациите и комбинациите се увеличава, т.е. материал за естествен подбор; подборът става по-ефективен.
Защо не само ароморфозата, но и идиоадаптацията и дегенерацията могат да доведат до биологичен прогрес? Дайте поне три доказателства.
Отговор
Признаци за биологичен прогрес са увеличаване на броя на вида, разширяване на ареала, видообразуване.
1) След като се адаптира добре към специфичните условия на околната среда (идиоадаптация), видът ще увеличи числеността си. След като опрости своята организация (дегенерация), видът ще може да изразходва спестените ресурси за допълнителна защита или размножаване, като по този начин увеличава и броя си.
2) Чрез увеличаване на броя си видът ще може да се разпространи по-широко, т.е. разширете зоната си.
3) След като разшири ареала си, видът ще попадне в нови екологични ниши, в които ще се образуват нови видове.
Отговор
Какво характеризира биологичната регресия в природата?
Отговор
Намаляване на броя на индивидите, стесняване на района, намаляване на броя на подчинените систематични единици.
Съвременните риби с кръстосани перки са в състояние на биологична регресия. Дайте поне три доказателства в подкрепа на това явление.
Отговор
Признаците на биологична регресия са намаляване на броя на вида, стесняване на ареала и намаляване на броя на систематичните единици.
1) Броят на съвременните риби с кръстосани перки е малък.
2) Обхватът им е малък.
3) На земята е останал само един вид риба с кръстосани перки (целакант).
Защо намаляването на ареала на даден вид води до биологична регресия?
Отговор
1) Намаляването на ареала води до намаляване на броя на вида.
2) Намалява генетичното разнообразие, започват тясно свързани кръстоски.
3) Намалява разнообразието от екологични условия, в които съществува видът – намалява броят на подвидовете и расите.
Ако анализираме историята на развитието на органичния свят, можем да видим, че много таксономични групи организми с течение на времето стават все по-съвършени и многобройни. Отделните групи обаче постепенно намаляват числеността си и изчезват от арената на живота. Следователно еволюцията вървеше в две посоки. Учението за основните направления на еволюцията - биологичен прогрес и биологична регресия е разработено от А. Н. Северцов и допълнено от неговия ученик И. И. Шмалгаузен.
Биологичен прогрес(от лат. прогресс- движение напред) - посоката на еволюция, характеризираща се с повишаване на адаптивността на организмите от определена систематична група към околната среда. Появата на нови адаптации осигурява на организмите успех в борбата за съществуване, запазване и размножаване в резултат на естествения подбор. Това води до избухване на числеността и, като следствие, до развитие на нови местообитания и образуване на многобройни популации. Популациите, които се намират в различни условия на околната среда, са изложени на многопосочен естествен подбор. В резултат те постепенно се превръщат в нови видове, видовете в родове и т. н. В резултат на това една систематична група (вид, род, семейство и т.н.) е в състояние на просперитет, тъй като включва много подчинени форми.
По този начин биологичният прогрес е резултат от успеха на систематичната група в борбата за съществуване, поради повишаването на годността на нейните индивиди.
Биологична регресия(от лат. regressus- връщане, движение назад) - посоката на еволюция, характеризираща се с намаляване на адаптивността на организмите от определена систематична група към условията на живот. Ако темповете на еволюция (формиране на адаптации) на организмите изостават от промените във външната среда и свързаните с тях форми, тогава те не могат да се конкурират с други групи организми. Това означава, че те ще бъдат премахнати чрез естествен подбор. Ще има намаляване на броя на лицата. В резултат на това обитаваната от тях площ ще намалее и в резултат на това ще намалее броят на таксоните. В резултат на това може да настъпи изчезването на тази група.
По този начин биологичната регресия е постепенното изчезване на систематична група (вид, род, семейство и т.н.) поради намаляване на годността на нейните индивиди. Човешките дейности могат също да доведат до биологична регресия при някои видове. Причината може да е директно унищожаване (бизон, самур, крава на Стелер и др.). Но това може да се случи и в резултат на намаляване на местообитанията по време на развитието на нови територии (дропла, бял жерав, тръстикова жаба и др.). Видовете в състояние на биологична регресия са включени в Червената книга и подлежат на защита.
Четвъртото издание на Червената книга на Република Беларус включва 202 вида животни, 189 - растения, 34 - мъхове, 21 - водорасли, 25 - лишеи и 34 вида гъби. Много важна екологична мярка е създаването на т. нар. червени тетрадки - списъци с редки видове от района, съставяни от млади еколози в училищата.
Признаците, характерни за биологичния прогрес и биологичната регресия, са представени в таблицата:
Начини за постигане на биологичен прогрес
Биологичният прогрес може да се постигне по три основни начина – чрез арогенеза, алогенеза и катагенеза. Всеки от пътищата се характеризира с появата на определени адаптации (адаптации) в организмите.
Арогенеза(от гръцки. airо- вдигам, генезис- развитие) - пътят на развитие на адаптациите, които повишават нивото на организация на индивидите и тяхната адаптивност към различни местообитания до такава степен, че това им позволява да се преместят в нова среда на живот (например от водната среда към земната -въздушна среда). Тези адаптации се наричат ароморфози(от гръцки. airо- вдигам, морфоза- образец, формуляр). Те представляват дълбоки промени в структурата и функцията на организмите. В резултат на появата на тези адаптации значително се повишава нивото на организация и интензивността на жизнените процеси на организмите. Затова Северцов нарича ароморфози морфофизиологичен прогрес... Примери за основните ароморфози са представени в таблицата:
| Животни | Растения |
|---|---|
| Двустранна (двустранна) симетрия на тялото | Хлорофил и хлоропласти (фотосинтеза) |
| Два вида репродуктивни системи | Тъкани (покривни, механични, проводими) |
| Подвижни крайници | Органи (корен, стъбло, листа) |
| Трахеално дишане при безгръбначни | Редуване на поколения (спорофит и гаметофит) |
| Белодробно дишане при гръбначни животни | Цвете и плодове |
| Централна нервна система, развити части на мозъка | Двойно торене (без вода) |
| Четирикамерно сърце | |
| Два кръга на кръвообращението (топлокръвен) | |
| Алвеоларни бели дробове |
Арогенезата води до появата на големи систематични групи (класове, подразделения, типове, царства). Примери за арогенеза са появата на участъци от холо- и покритосеменни растения, класове сухоземни гръбначни животни и др.
Алогенеза(от гръцки. allos- различен, различен, генезис- произход, поява) - пътят на развитие на частни адаптации, които не променят нивото на организация на индивидите. Но те позволяват на индивидите да населят по-пълно предишното местообитание. Тези адаптации се наричат аломорфози... Аломорфозите възникват на базата на ароморфози и представляват различни форми на органи, без да променят вътрешната им структура. Примери за аломорфози могат да бъдат различни форми на крайници при гръбначните животни, клюн и крака при птици, различни видове листа, стъбла, цветове при растенията и т.н. Поради аломорфозите алогенезата води до увеличаване на видовото разнообразие в рамките на големи таксономични групи. Например, увеличаването на видовото разнообразие на класа двусемеделни растения се дължи на появата на цветя с различни форми.
А. Н. Северцов също отбеляза, че в хода на еволюцията има редовна промяна в пътищата на еволюция (законът на Северцов). Всяка голяма систематична група започва своето развитие по пътя на арогенезата поради появата на ароморфози. Това й позволява да се премести в ново местообитание. След това организмите се разпространяват в различни местообитания. Въз основа на ароморфозите възникват аломорфози и еволюцията протича по пътя на алогенезата. В резултат на това настъпва пълно заселване на новата среда и т. н. Северцов разглежда катагенезата като частен случай в арогенезата и алогенезата.
Основните посоки на еволюция са биологичен прогрес (просперитет на таксономична група) и биологична регресия (изчезване на таксономична група). Биологичният прогрес може да се постигне по различни начини: чрез арогенеза, алогенеза и катагенеза.
Палеонтологията е доказала, че много видове, които са съществували в миналото, са изчезнали напълно.
Прогресът и регресията в природата са противоположни понятия. В първия случай се случва развитието и разпространението на видовете по цялата планета. Биологичната регресия е еволюционно движение, характеризиращо се с намаляване на местообитанието, намаляване на броя на индивидите поради неспособност. Този процес е придружен от намаляване на броя на някои групови видове поради натиск върху тях от други, както и от изчезване на вида.
Биологичната регресия се свързва главно със загубата на способността на организмите да се адаптират към променящите се условия на околната среда.
За животни, които остават неподвижни през целия си живот, органът за движение функционира изключително по време на стадия на ларва. Акордът им е намален. Такива организми по-специално включват погонофора, представител на отделен вид брахиати. Тези индивиди не са много животински. Те живеят на морското дъно и живеят неподвижно. Погонофора има сърце и мозък, но стомахът и устата й са намалени. Пипалата са дихателните органи. Вътре имат дълги косми, които са снабдени с кръвоносни съдове. Върху тях постепенно се натрупват микроорганизми. Когато има много от тях (микроорганизми), погонофората издърпва космите навътре. Под въздействието на специални ензими най-малките организми се усвояват и абсорбират във вътрешните израстъци. Наличието на рудиментарно черво доказва съществуването на този орган при предците на погонофората. Но поради факта, че процесът на храносмилане се извършва извън тялото, органите на храносмилателния тракт са намалени.
Регресията на животните, живеещи под земята или в пещери, може да се види на примера с протея. Това е представител на класа земноводни, подобно на тритона. Това животно живее в пещери. От двете страни на главата има външни хриле. Протей може да диша във вода и на сушата. В първия случай той използва хрилете, а във втория - белите дробове. Тъй като Протей живее в дълбоководни пещери, той има змиевидна форма. Тялото му е прозрачно, безцветно и няма пигменти. При възрастните те са покрити с кожа, а ларвите имат рудиментарни очи. Протейът има и два чифта недоразвити крайници по тялото.
Мутацията действа като генетична основа за еволюционни промени, водещи до опростяване на организационно ниво.
Има три посоки в развитието на органичния свят. Ароморфозата характеризира повишаване на нивото на организация на организмите. Идиоадаптацията е адаптация към условията на околната среда без фундаментални промени в биологичната структура. Общата дегенерация е опростяване на нивото на организация на живите същества.
Защо биологичната регресия води до изчезване на вида? Дайте примери за животни, които са изчезнали от лицето на Земята в резултат на биологична регресия.
Обяснение.
1) Биологичната регресия е еволюционно движение, при което има намаляване на местообитанието; намаляване на броя на индивидите поради невъзможност за местообитание; намаляване на броя на видовете групи поради натиск от други видове, изчезване на вида.
При биологична регресия броят на вида рязко намалява; Размерът на площта е рязко намален; Намаляването на броя и намаляването на обхвата води до тясно свързано кръстосване, проява на вредни мутации, намаляване на нивото на годност, нарушено възпроизводство и смърт на организмите.
2) Общата причина за регресията е изоставането на темпа на еволюция на групата от скоростта на изменение на външната среда. Човешката дейност е мощен фактор в биологичната регресия. Човекът влияе пряко на видовете, унищожавайки ги, или косвено, променяйки местообитанията им.
3) Примери за животни, изчезнали по човешка вина: див тур, крава на Стелер.
Изчезнали в процеса на историческо развитие: динозаври, гигантски торфен елен (твърде големи рога на торфен елен започнаха да пречат на борбата му срещу нови хищници)
Забележка: В началото на 17 век са изтребени диви бикове. През втората половина на 18 век морските бозайници от кравите на Стелер са напълно унищожени. До началото на 19 век ловците са унищожили напълно големите нелетящи птици моа в Нова Зеландия, чийто ръст достига три метра.
Забележка.
Честа причина за биологична регресия е изоставането в скоростта на еволюция на групата от скоростта на промените във външната среда. Ограничаващите фактори стесняват възможностите за по-нататъшни еволюционни промени и често водят до биологична регресия. Бързата промяна в околната среда, предизвикана от човешката дейност, води до увеличаване на броя на видовете, преминаващи в състояние на биологична регресия и обречени на изчезване.
Биологичната регресия може да засегне и високоорганизирани форми, които са процъфтявали по едно време, които се оказват неприспособени към нови или променящи се условия на местообитание - изчезването на динозаври и мамути, много видове земноводни, папрати и мъхове.
В процеса на еволюция много видове и по-големи систематични единици показаха забележим напредък, който след това беше заменен от регресия. И така, през карбона се развиват спорови растения (псилофити) и земноводни. След това настъпи тяхната регресия, която беше придружена от прогреса на голосеменните и влечугите. И накрая, в кайнозоя тези групи също са претърпели регресия, в резултат на което броят на техните индивиди и систематични групи е рязко намален, а някои разряди (динозаври) изчезнат напълно. Настъпи напредъкът на покритосеменните растения, бозайниците и птиците. Понастоящем, в резултат на антропогенния натиск върху околната среда, много видове животни, предимно едри бозайници, регресират.
При сеитба човек често нахлува в дивата природа, унищожава много диви популации на големи площи, като ги заменя с няколко изкуствени. Засиленото унищожаване на много видове от хората води до тяхната биологична регресия, която заплашва от изчезване.
А. Н. Северцов показа, че историческите трансформации и развитието на нови адаптации (адаптация и генезис) са извършени по различни начини. Той идентифицира понятията за биологичен прогрес и регресия.
Биологичният прогрес означава победа на вид или друга таксономична група в борбата за съществуване. Признаците за биологичен прогрес са:
1.увеличаване на броя на лицата;
2. разширяване на площта;
3. увеличаване на броя на дъщерните таксономични групи.
И трите признака на биологичен прогрес са свързани един с друг. Увеличаването на броя на индивидите допринася за разширяването на границите на обхвата на вида, заселването на нови местообитания, което води до образуването на нови популации, подвидове и видове. В момента насекомите, птиците и бозайниците са в състояние на биологичен прогрес.
Биологичната регресия е обратното на биологичния прогрес. Биологичната регресия се характеризира с:
намаляване на броя поради превишението на смъртността над репродукцията;
намаляване на вътрешновидовото разнообразие;
3. стесняване и разширяване на целостта на зоната, която се разпада на отделни петна;
4. податливост поради малкия брой масови катастрофални елиминации, които могат внезапно да прекратят съществуването на такава група.
A.N. Северцов показа, че биологичният прогрес не е единственият, а само един от възможните пътища на еволюционни трансформации.
Най-важните пътища на биологичния прогрес според А. Н. Северцов: ароморфоза, идиоадаптация, дегенерация.
Впоследствие се развива проблемът за пътищата на биологичната еволюция I.I. Шмалхаузен.Той подчерта следното посоки на биологичен прогрес: ароморфоза, аломорфоза,теломорфоза, хиперморфоза, катаморфоза, хипоморфоза.
Ароморфоза(орогенеза) - морфофизиологичен, морфофункционален прогрес - пътят на еволюцията, придружен от увеличаване на организацията на живота и разширяване на местообитанието . Арогенезата се характеризира с:
1 укрепване на жизнените функции на организма;
2.голяма диференциация на неговите части;
3. по-голяма цялост на организма, тоест неговата интеграция;
4. разработване на по-активни методи на борба за съществуване;
5. Подобряване на нервната система и сетивните органи.
Ароморфозата води до промени, които дават общо начало на организацията, винаги води до биологичен прогрес. Предоставя възможност за преход към нови условия на съществуване. Пример за арогенеза е четирикамерно сърце, два кръга на кръвообращението, усложнение на нервната система, поява на жизненост, хранене на малки с мляко, постоянна телесна температура. Ароморфози на земноводни - бели дробове, трикамерно сърце, два кръга на кръвообращението, крайници, подобряване на мозъка и сетивните органи. Примери за ароморфози от архейската епоха са появата на половия процес, фотосинтезата, многоклетъчността. В резултат на ароморфозите се появяват типове и класове, тоест големи таксони.
А. Н. Северцов подчерта, че ароморфозата е преди всичко усложнение на организацията, тоест той обърна внимание на морфологичните характеристики на това явление. А. Н. Северцов и след това И. И. Шмалгаузен показаха по-широко значение на ароморфозите, тоест дадоха му екологична морфологична интерпретация.
Алогенезата (аломорфоза, идиоадаптация) е начинът за възникване на частни адаптации при промяна на условията на живот. За разлика от ароморфозите в алогенезата, прогресивното развитие на организма протича без усложняване на организацията, общо повишаване на енергията на жизнената дейност на организма. Алогенезата води до увеличаване на видовото разнообразие, бързо увеличаване на числеността . Например разпространението на бозайници не само в различни географски зони от тропиците до арктическите пустини, но и тяхното усвояване на различни условия на околната среда (земя, вода, почва) намалява конкуренцията между видовете за храна, местообитания, докато нивото на организацията остана същата. В резултат на идиоадаптацията възникват видове, родове, семейства, разреди, т.е. таксони от по-нисък ранг.Дивергенцията, конвергенцията, паралелизмът се осъществяват чрез идиоадаптация.
Телогенеза (теломорфоза)- тясна специализация до ограничени условия на съществуване без промяна на нивото на организация.Това е специална форма на алогенеза. Например хамелеони, ленивци, бели дробове, костенурки, кълвачи имат адаптация към частни местообитания. Промените в околната среда по време на телогенезата правят организмите нежизнеспособни и водят до тяхното елиминиране.
Хиперморфоза(хипергенеза) - прекомерно развитие на организмите във всяка посока с нарушение на отношенията с околната среда.Хипергенната еволюция протича в две фази. Първата фаза се характеризира с появата на големи форми в рамките на дадена група. Това допринася за повишаване на устойчивостта на животното срещу хищници, тоест допринася за оцеляването в борбата за съществуване. Във втората фаза предимствата на гигантизма се обръщат. Увеличаване на размера на тялото - това е специален случай на специализацията на телогенезата, което означава, че дори незначителни промени в околната среда водят до изчезване на тези форми.Например гигантизъм при динозаври, мамути или развитие на отделни органи при саблезъби тигри, гигантски елени. Сред съвременните представители на гиганти могат да се назоват китове, жирафи, слонове, носорози.
Хипогенезата (хипоморфоза) е особена форма на катагенеза. По време на хипогенезата се наблюдава недоразвитие на организма или неговите органи, намаляване на отделните части и запазване на характеристиките на ларвите.Например, живеещите във вода аксолотъл, протей и сирена достигат зрялост на нивото на организацията на ларвата. Те никога не придобиват вида на възрастни сухоземни земноводни. И така, сирените имат постоянни хриле, недоразвити очи, намален брой пръсти. Основните посоки или пътища на еволюция се характеризират с редица особености. Понастоящем в науката няма консенсус по въпросите за законите, регулиращи взаимоотношенията между пътищата на биологичния прогрес.
Според теорията на А. Н. Северцов, след арогенезата, която увеличава организацията на организмите, винаги настъпва период на особени адаптации - идиоадаптация, понякога придружена от опростяване - дегенерация. Въз основа на една и съща арогенеза могат да възникнат различни "надстройки", тоест адаптации към определени условия (алогенеза, телогенеза). Нова ароморфоза, според Северцов, може да възникне от нискоспециализирани форми, формирани в началните фази на идиоадаптивното развитие;
Промяната на посоката в адаптивната еволюция се случва заедно схема на ароморфоза - идиоадаптация (рано) - ароморфоза.Закономерността на промяната на фазите на еволюционния процес, характерна за всички групи организми, се нарича по закона на A.N.Северцов.
Според Шмалхаузен телогенезата, хипергенезата, катаморфозата, хипоморфозата представляват задънени клонове на филогенезата, водещи до изчезване.
Промяна на посоките на еволюция според Шмалхаузенпротича по схемата: орогенеза - алогенеза - орогенеза.Според този закон чрез арогенезата се появява нов тип или клас и след това настъпва неговото адаптивно излъчване - алогенеза, последвано от задънени посоки. Нов възход в организацията може да възникне от по-малко специализирани форми, развили се по пътя на алогенезата.
А. К. Северцоввнесе значителни изменения в този закон по схемата: орогенеза - алогенеза - телогенеза - орогенеза.Например произходът на сухоземните гръбначни от риби с кръстосани перки от плитки пресъхващи резервоари, птици - от летящи влечуги.