Еволюція біосфери Землі

Напрямки макроеволюції.

Макроеволюція.

Макроеволюція у біології — процес еволюції на рівні утворення нових біологічних видів та вищих таксонів (одиниць): родів, родин і аж до царств, на відміну від мікроеволюції, яка відбувається у межах виду чи популяції.

В еволюційній теорії макроеволюція стає результатом поступового накопичення мікроеволюційних змін, однак у багатьох напрямках креаціонізму визнається тільки мікроеволюція, а можливість макроеволюції заперечується.

В природі реально існують лише види. Надвидові категорії ввела людина на підставі ступеня споріднених видів. Тому: окремих механізмів макроеволюції не існує. Різноманітність видів виникає внаслідок пристосувань їхніх предків до різних умов довкілля. Це явище називається адаптивною радіацією, що відбувається у формі дивергенції — явище розходження ознак у нащадків як наслідок пристосувань особин предкового виду до різних умов довкілля.

Біологічний прогрес — збільшення чисельності популяцій, розширення ареалу, утворення нових підвидів і видів в межах певної групи; Наприклад: комахи, молюски, птахи, ссавці, покритонасінні.

Біологічний регрес — зниження пристосованості, чисельності, скорочення ареалу, вимирання певної групи. Наприклад: із хоботних лишились лише два види: африканський та індійський слон.

Ці поняття не мають реального відображення в природі, а є узагальнюючими термінами, які показують ступінь видової різноманітності певної групи в певний геологічний час.

Еволюція - це результат сукупної дії багатьох факторів і передусім - хімічних. Саме хімічні реакції складають основу всіх процесів у будь-якому організмі. Вся історія еволюційного розвитку біосфери розглядається протягом двох дуже тривалих проміжків часу - еонів, що складаються з двох інтервалів - криптозой (гр. криптос - таємниця) та фанерозой (гр. фанерос - відкритий, гр. зоос - життя), протягом яких відбувалися еволюційні, тобто повільні зміни в біосфері. Вони складаються з ер (лат. ера - початок літочислення), епох і періодів. Біосфера еволюціонує за принципом одночасності перервності і неперервності розвитку. Процес поступових еволюційних змін організмів закономірно переривається фазами їх бурхливого розвитку та вимирання практично без перехідних палеонтологічних форм.

Двигун еволюції - хімічні реакції між простими сполуками - вода, аміак, оксид вуглецю, формальдегід за участю каталізаторів - неорганічних речовин та електричних розрядів. У результаті утворилися складні молекулярні структури - амінокислоти, білки, нуклеїнові кислоти.

Через само впорядкування, зменшення ентропії виникли надмолекулярні структури - органоїди, з яких побудовані клітини. Після хімічної еволюції 3,5 млрд років тому розпочалася біологічна еволюція, основу якої складають надскладні хімічні процеси в живих об'єктах, і яка триває й тепер.

Отже, основа еволюційних процесів - хімічні реакції, які відбуваються як у клітинах, так і поза ними, в оточуючому середовищі.

В цьому небезпека для сучасних біологічних процесів, бо через антропогенну діяльність середовище насичується дуже активними хімічними речовинами. Вони включаються в біохімічні процеси на молекулярно-клітинному рівні і викликають мутації в клітинах, тканинах, організмах. На ранніх етапах виникнення життя це сприяло утворенню життєвого різноманіття в подальших біологічних процесах - ерах. Але на сучасному етапі еволюції, через діяльність людини, виникла велика кількість різноманітних речовин - ксенобіотики, тератогени, мутагени, які негативно впливають на еволюційні процеси.

Основні первинні еволюційні процеси, які відбувалися протягом майже 4 мільярдів років.

Перша ера - археозойська, або архейська (гр. архео - першо-початковий, початковий) - ера найдревнішого життя - почалася близько 3,5 млрд років тому і продовжувалася близько 2 млрд років. За цей час, поряд із формуванням твердої кори - літосфери, в результаті хімічних реакцій - хімічної еволюції, виникли спочатку білкові молекули, а потім примітивні живі об'єкти - віруси, бактерії, синьо-зелені водорості. Наприкінці ери клітини диференціювалися на рослинні і тваринні, тобто почалися процеси дивергенції - розбіжності у властивостях і ознаках.

Цей процес посилився в протерозойській (гр. - простий) ері - ера найпростішого, примітивного життя, коли почали формуватися умови для "виходу" рослин на сушу. В атмосфері з'являється кисень - 0,021 % (точка Кюрі), а пізніше - 0,21 % (точка Пастера). Ці процеси тривали ще майже 900 мільйонів років, а дві ери склали криптозойський еон.

Наступний еон - фанерозой складають три ери, що продовжувалися 600 млн років. Починає його палеозойська (гр. палео - старий, древній) ера, що продовжувалася 350 млн років. Ця ера почалася " біологічним вибухом", в результаті якого з'явилися панцирні риби, наземні рослини - псилофіти. Наприкінці ери, близько 400 млн років тому концентрація кисню в атмосфері складала вже понад 2% і тому почав формуватися озоновий екран. Завдяки йому стабілізуються життєві форми, зменшуються летальні мутації і виникають умови для активного розвитку тваринних форм життя - з'являються комахи, рептилії. Починають формуватися сучасні контури теперішніх материків.

Цей великий проміжок часу розділяють на шість періодів: кембрій (від древньої назви англійської провінції Уельс), який продовжувався 70 млн років; ордовик (від назви древнього кельтського племені) - тривав 70 млн років; силур (від назви кельтського племені) - продовжувався 30 млн років; девон (від назви графства Девоншир в Англії) - 60 млн років; карбон (від лат. - вугілля) - тривав 50 млн і пермський період - 70 млн років.

Наступна - четверта ера - мезозойська (гр. мезо - проміжний), або ера проміжного життя, для якого характерні перехідні форми, тобто такі, що існують на планеті і в даний час. Почалася вона 250 млн років тому і тривала 160 млн., які склали три періоди: триасовий (гр. триас - троїчність), юрський (від назви гір у Західній Європі -Юрські) і крейдяний.

Для цієї ери характерно поширення гігантських форм життя -папоротей, голонасінних рослин. Наприкінці ери змінюються кліматичні умови на планеті - відбувається глобальне похолодання, через що голонасінні рослини поступаються місцем покритонасінним, з'являються перші птахи.

Подальша еволюція всіх організмів продовжувалася в кайнозойській (гр. - крайній, теперішній) ері, або ері сучасного життя. Почалася вона 90 млн років тому і, як і попередня ера, складається з трьох періодів - палеоген, неоген, четвертинний (сучасний). Ця ера продовжується і тепер. Чи стане вона "крайньою", "останньою" для людини - буде залежати від неї. Для цієї ери характерно широке поширення покритонасінних рослин, плацентарних тварин, зокрема людини, що з'явивлося в останньому її періоді.

Може виникнути питання: як визначають час, коли існували ті або інші організми? Насамперед за допомогою визначення кількості радіоактивних речовин в різноманітних залишках. Чим менше концентрація радіоактивного елемента, ізотопу, тим давніша знахідка - рослинного або тваринного походження. Частіше всього використовують так званий свинцево-урано-торієвий або калій-аргоновий, або рубідієво-стронцієвий методи. Для кожного елемента, його ізотопу характерний чітко визначений період піврозпаду - це час за який розпадається половина наявної кількості радіоактивної речовини. За вмістом ізотопів, що розпадаються швидко, визначають короткі інтервали часу, а за допомогою тих, що існують тривалий час, як уран, торій - дуже тривалі, геологічні проміжки часу. Схематично еволюційні процеси відображає

За допомогою знань можна впливати на розвиток природних подій, але в певних межах, не порушуючи законів природи, а отже процесів еволюції.

Саме на цьому ґрунтуються сучасні філософсько-екологічні методології збереження життя на Землі, вони є основою для формування нового екологічного мислення. Основні еволюційні ідеї представлені в табл. 3.

Отже, з одного боку, існує строга теорія еволюції, заснована на фактах, з іншого - гіпотеза про творіння всього сущого Богом. На даний час, які б погляди не мала людина, вона повинна пам'ятати про своє значення в природі, свою участь в її розвитку, відповідальність за стан природи. Тепер, як писав В.І. Вернадський, сама людина, все суспільство стало рушійною силою еволюції.

Висновок

Рушійними силами еволюції, за Дарвіном, є спадкова мінливість і природний добір. Мінливість служить основою утворення нових ознак у будові і функціях організмів, а спадковість закріплює ці ознаки. У результаті боротьби за існування відбувається переважно виживання і участь в розмноженні найбільш пристосованих особин, тобто природний відбір, наслідком якого є виникнення нових видів. При цьому істотно, що пристосованість організмів до навколишнього середовища носить відносний характер.
Незалежно від Дарвіна до близьких висновків прийшов А. Уоллес. Істотний внесок у пропаганду і розвиток дарвінізму внесли Т. Гекслі (в 1860 запропонував термін «Дарвінізм»), Ф. Мюллер і Е. Геккель, А.О. і В.О. Ковалевські, Н.А. та А. Н. Северцова, І.І. Мечников, К.А. Тімірязєв, І.І. Шмальгаузен та ін У 20-30-і рр.. ХХ ст. сформувалася так звана синтетична теорія еволюції, що об'єднала класичний дарвінізм і досягнення генетики.
Як цілісне матеріалістичне вчення Дарвінізм здійснив переворот в біології, підірвав позиції креаціонізму і віталізму, надав у 2-й пол. XIX ст. величезний вплив на природничі та суспільні науки, культуру в цілому. Проте ще за життя Дарвіна, разом з широким визнанням його теорії, в біології виникли різні течії антидарвінізмі, заперечували або різко обмежували роль природного відбору в еволюції і висували як головні сил, що призводять до появи нового виду, інші фактори. Полеміка щодо основних проблем еволюції вчення продовжується і в сучасній науці.
Як відомо, еволюційна теорія затверджує, що життя на нашій планеті виникло спочатку лише в найпростіших формах - у вигляді одноклітинних організмів. Ці форми поступово ускладнювалися, пристосовуючись до навколишнього середовища, породжуючи нові види, і тільки через багато мільйонів років з'явилися перші тварини і люди. Можна сказати, що кожен біологічний вид з часом вдосконалює свої якості так, щоб найбільш ефективно справлятися з найважливішими задачами виживання, самозахисту, розмноження і т.д. Таким шляхом виникло захисне забарвлення в багатьох риб і комах, панцир у черепахи, отрута в скорпіона і багато інших корисних застосувань.

За допомогою еволюції природа постійно оптимізує все живе, знаходячи часом не ординарніші рішення. Неясно, за рахунок чого відбувається цей прогрес, однак йому можна дати наукове пояснення, ґрунтуючись всього на двох біологічних механізмах - природного відбору і генетичного спадкування

Палеонтологія вивчає викопні залишки живих організмів. На основі палеонтологічного літопису можна описати живі організми, які існували мільйони років тому, і умови їх життя. Проте цей літопис неповний, у ньому бракує багатьох ланок — перехідних форм.
Дані порівняльної анатомії. Порів­няль­на анатомія вивчає форму й будову окремих органів, а також їх еволюційні зміни. При порівняльному вивченні анатомічних особливостей окремих груп тварин або рослин між ними знаходиться подібність.

Наприклад, про єдність походження хребетних тварин свідчать такі ознаки.
1. Загальний план будови — двостороння симетрія, наявність порожнини тіла, спинного та головного мозку.
2. Гомологічні й аналогічні органи. Органи, що відповідають одне одному за будовою і походженням, називаються гомологічними (лапа собаки, нога слона, ластоподібні кінцівки моржів, крило птаха). Органи, які мають загальні риси в будові та функціонуванні, але формуються в ході ембріонального розвитку з різних клітинних елементів (мають різне походження), називають аналогічними. Наприклад, крило метелика (складка на другому сегменті грудей) — крило птаха (видозмінена кінцівка) — крило кажана (шкірна складка між передньою і задньою кінцівками).
3. Рудименти — органи, які в процесі еволюції втратили своє первинне значення і знаходяться на стадії зникнення. Наприклад апендикс у людини — рудиментарний залишок сліпої кишки, розвиненої у її предків.
4. Атавізми — прояв в окремих особин ознак, властивих далеким предковим видам (багатососковість, густий волосяний покрив у людини).
Дані порівняльної ембріології. Вивчення ембріонального розвитку організмів показало, що кожна особина в індивідуальному розвитку (онтогенезі) коротко і швидко повторює історію розвитку свого виду (філогенез). Ця закономірність називається біогенетичним законом Мюллера — Геккел я.Біогеографія вивчає розподіл тварин і рослин на Землі.
В Австралії живуть сумчасті ссавці, ростуть стародавні голонасінні (саговники) і деревоподібні папороті. Ця частина світу раніше за інші відокремилася від первинного загального материка і тому відрізняється своєрідністю флори і фауни, а також повільними темпами еволюції. Істотно розрізняється тваринний і рослинний світ Північної і Південної Америки. Це пояснюється тим, що два континенти з’єдналися порівняно недавно. Пояснити особливості сучасного географічного розміщення тварин і рослин на Землі можна тільки за допомогою еволюційних уявлень. Чим більше були ізольовані окремі ділянки біосфери, тим глибше наявні відмінності їх тваринного і рослинного світу. Дані порівняльної біохімії
Біохімічні дані є дуже зручним критерієм для визначення спорідненості еволюційних груп. Чим більше подібна структура ДНК тих чи інших організмів, тим у ближчій спорідненості вони знаходяться. Те саме стосується будови деяких білків, первинна структура яких у багатьох організмів практично однакова. Імунологічні дослідження виявляють ступінь еволюційної спорідненості між видами. Біохімічну гомологію підтверджує наявність у хребетних подібних або ідентичних гормонів, які виконують аналогічні функції.

Використана література

1.Данилова В.С., Кожевников М.М. Основні концепції природознавства. - М.: Аспект Пресс, 2000. - 256 с.
2. Концепції сучасного природознавства / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ, 2000. - 203 с.
3. Концепції сучасного природознавства / Самигін С.І. та ін - Ростов н / Д.: Фенікс, 1997. - 448 с.
4. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Біологія в екзаменаційних питаннях і відповідях. - М.: Рольф, Айріс-прес, 1998. - 496 с.
5. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Курс лекцій. - М.: Проект, 2002. - 336 с.
6. Солопов Є.Ф. Концепції сучасного природознавства. - М.: Владос, 1999

Дата добавления: 2015-05-24