Направления эволюции органического мира

Если сравнить существовавших ранее организмов и современных, то можно заметить их эволюцию.

Эволюция органического мира — это непрерывный процесс развития живой природы, который сопровождается изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

На основе сравнительных методов, учёные выделяют несколько типов эволюционных изменений.

•        Параллелизм

•        Конвергенцию

•        Дивергенцию

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Параллелизм (параллельная эволюция) ─ развитие видов, которое шло параллельно.

Вот, например, бабочки: большой ночной павлиний глаз, павлиний глаз и совиный глаз являются разными видами, однако благодаря параллельной эволюции они приобрели защитный окрас в виде глазков на крыльях. Этот признак независимо возникал у разных видов и не был унаследован от общих предков… От общих предков все бабочки унаследовали гены, мутации которых приводят к образованию глазков.

Параллелизм — это эволюционное изменение, результатом которого является образование сходных признаков у родственных организмов.

Например, среди млекопитающих китообразные и тюлени независимо друг от друга перешли к обитанию в водной среде и приобрели соответствующие приспособления — ласты. То есть развитие данных органов движения шло параллельно.

В результате параллельной эволюции одни и те же внешние признаки возникли независимо у неродственных животных тропического пояса, обитающих на разных континентах в близких климатических условиях.

Параллельная эволюция происходит у организмов, которые находятся в схожих местах обитания. Например, животные, обитающие в темных пещерах и глубинах океана, для ориентации в пространстве используют эхолокацию.

Эхолокация используется животными для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов.

Эхолокация наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов тюленей и птиц (гуахаро, например, и др.).

Среди членистоногих эхолокация обнаружена только у ночных бабочек совок.

Данный способ ориентации известен и среди людей. Как вы знаете, в природе всегда есть исключения.

Дэниел Киш (1966 года рождения) —человек без глаз. Их удалили, потому что он родился с раком сетчатки глаз. Дэниел так же, как и представленные выше животные, способен ориентировался в пространстве, используя эхолокацию.

Дэниел издаёт языком звучные щелчки и прислушивается к эху. Звук, как ему и положено, несётся со скоростью 340 метров в секунду, отражается от всех встреченных поверхностей и возвращается в уши своего источника.

Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана.

Очень похожи внешне хамелеоны и лазающие агамы, обитающие на ветвях деревьев, хотя относятся они к разным подотрядам.

При конвергентном развитии сходство между неродственными организмами бывает всегда только внешним.

Примером конвергентной эволюции являются некоторые плацентарные американские млекопитающие и их австралийские сумчатые аналоги.

Сумчатая летяга, например, больше похожа на обычную белку-летягу, чем на сумчатого крота или сумчатого муравьеда.

Однако по более «глубоким» (т.е. эволюционно древним) анатомическим и эмбриологическим признакам она гораздо ближе к другим австралийским сумчатым. Поэтому сумчатую летягу и относят к отряду сумчатых, а белку-летягу ─ к отряду грызунов.

Внешнее конвергентное сходство этих организмов сформировалось в процессе эволюции в результате приспособлений к сходным условиям внешней среды.

Конвергентные изменения затрагивают лишь органы, непосредственно связанные с одними и теми же факторами среды.

Конвергенция — это тип эволюционного изменения, в результате которого сходные признаки приобретают неродственные организмы.

Конвергентное сходство наблюдается даже у групп животных, очень далеко отстоящих друг от друга в систематическом положении. Например, у птиц и бабочек имеются крылья, но происхождение этих органов различно. У птиц крылья образовались в результате изменения пояса передних конечностей, а у бабочек ― из складок кожи.

Также можно проследить формирование сходных форм тела у акул, дельфинов и пингвинов. Их внешнее сходство также сформировалось в процессе эволюции, в результате приспособлений к сходным условиям внешней среды. Однако, исходя из систематических категорий все они относятся к разным классам: акула ― к классу хрящевых рыб, дельфин ― к классу млекопитающих, а пингвин ― к классу птиц.

Следующий тип эволюционных изменений ― дивергенция.

Дивергенция — это расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции, результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.

В результате дивергентной эволюции возникли, например, вьюрки на галапогосских островах. Полагают, что все они произошли от одного общего предка и каждая из пород адаптировалась, чтобы легче добывать своё пропитание. 

Дарвин представил дивергентную эволюцию в виде древа с расходящимися ветвями.

В схеме дивергенции форм…горизонтальные линии характеризуют интервалы, каждый из которых представляет 1000 поколений. Точками обозначены линии встречаемости во времени различных форм каждого вида; строчными латинскими буквами с цифровыми индексами — «хорошо выявляющиеся» разновидности.

Данная схема показывает, что новые виды образуются от общего предка в результате освоения новых территорий, которые получают преимущественные шансы в выживании и оставлении потомства.

Виды a14, q14 (ку 14) ближе друг к другу, чем, например, a14 и p14. Последний в свою очередь, ближе к виду f14 и т. д.

В результате дивергентной эволюции класс млекопитающие распался на многочисленные отряды, представители которых отличаются по строению, образу жизни, характеру физиологических и поведенческих адаптаций (насекомоядные, рукокрылые, хищные, китообразные и др.).

Таким образом, дивергенция — это наиболее общий тип эволюционного процесса, основа образования новых систематических групп.

В процессе исторического развития крупных таксономических групп, такие как классы, типы, происходят изменения, которые ведут к смене различных эволюционных путей.

Изменения, которые ведут к эволюции, называют главными линиями эволюции… К ним относят:

•        Ароморфоз

•        Идиоадаптацию и

•        Дегенерацию

Ароморфоз представляет собой такие крупные, масштабные, эволюционные изменения, которые ведут к общему подъёму организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования.

Примером ароморфозных изменений является эволюция кровеносной системы от одного круга кровообращения и двухкамерного сердца (у рыб), к трёхкамерному (у земноводных и рептилий) и четырёхкамерному сердцу (у птиц и млекопитающих), сопровождавшаяся обособлением большого и малого кругов кровообращения.

Ароморфозы дают значительные преимущества в борьбе за существование, делают возможным переход в новую среду обитания.

Ароморфозные изменения способствовали выходу позвоночных животных на сушу.

В начале палеозоя, например, в водоёмах жили разнообразные рыбы. Среди них кистеперые, у них было не только жаберное дыхание, но и лёгочное.

Большую часть времени кистеперые рыбы проводили на дне, по которому передвигались при помощи плавников. В результате передвижения по дну у этих рыб развилась мощная мускулатура в основании плавников. В засушливые периоды, когда обитатели водоёма испытывали недостаток кислорода. Кистеперые могли переходить из одного водоёма в другой и находится некоторое время на суше.

Современные учёные полагают, что от пресноводных кистеперых произошли первые земноводные, которые вышли на сушу и дали начало земным позвоночным животным.

Древние земноводные ― стегоцефалы, потомки кистеперых рыб. У них появились признаки более высокой организации. Расчленённые конечности позволили стегоцефалам свободно передвигаться по суше. Их жизнь, как и жизнь современных земноводных, была тесно связана с водой, особенно в период размножения. 

Таким образом, ароморфозы способствуют повышению выживаемости и снижению смертности в популяциях. Численность организмов увеличивается, расширяется их ареал, образуются новые популяции, ускоряется формирование новых видов.

Все это составляет сущность биологического прогресса, или победы вида (иной систематической единицы) в борьбе за существование.

Идиоадаптация в отличие от ароморфоза не сопровождается изменением основных черт организации, общим подъёмом её уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма.

Идиоадаптация представляет собой мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определённым условиям среды обитания.

Примерами идиоадаптаций являются защитная окраска животных или приспособления некоторых рыб к жизни у дна — уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и прочее.

Идиоадаптация, так же, как и ароморфоз, приводит к увеличению численности вида, расширению ареала, ускорению видообразования, т. е. к биологическому прогрессу.

Другой пример — приспособления к полёту у некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги).

У растений в результате идиоадаптации возникли многообразные приспособления к перекрёстному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян.

Эволюция не всегда ведёт к изменениям от простого к сложному. Иногда в результате эволюции происходит упрощение организации, утрата ряда систем и органов…

Такую эволюцию называют дегенеративной или «регрессивной». Общая дегенерация представляет собой эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем и органов.

Дегенерация часто связана с переходом к сидячему или паразитическому образу жизни.

Например, повилика, паразитирующая на клевере, хмеле и других растениях, лишена главного органа — листа, а вместо корней у неё на стебле образуются присоски, которыми она всасывает питательные вещества из растения-хозяина.

Упрощение организации обычно сопровождается возникновением различных приспособлений к специфическим условиям жизни.

Вот, например, такие бескрылые птицы, как казуары, произошли от птиц, которые были способны летать.

Киты, не имеющие задних конечностей, — произошли от пакицетов — вымерших хищных млекопитающих, относящихся к примитивным китообразным.

В процессе эволюции длительные периоды идиоадаптаций чередуются с краткими периодами ароморфозов, а иногда и дегенераций.

Ароморфозы можно рассматривать как переломные пункты развития жизни. Они как бы приподнимают группу на качественно более высокий уровень развития.

За каждым ароморфозом следует множество идиоадаптаций, которые обеспечивают более полное использование всех имеющихся ресурсов и освоение новых местообитаний.

Дегенерация при переходе организмов в более однотипные условия обитания способствует формированию частных приспособлений и сопровождается упрощением строения.

Таким образом, направления эволюции органического мира, сочетаясь и сменяя друг друга, в целом приводят к усложнению, прогрессивной направленности развития живой природы, к возникновению соответствия организмов к условиям обитания и способности меняться по мере изменения этих условий.

Ароморфозы как бы приподнимают группу на качественно более высокий уровень развития.

Идиоадаптации обеспечивают более полное использование всех имеющихся ресурсов и освоение новых местообитаний.

А в результате дегенерации происходит упрощение организации и утрата ряда систем и органов.