возникновение и история развития теории эволюции семинар
Что такое теория эволюции?
Эволюция – это научная теория, которая по сути указывает на изменение видов с течением времени. Существует много разных механизмов изменения видов, но большинство из них основаны на идее естественного отбора. Эволюция посредством естественного отбора была первой научной теорией, которая предоставила доказательства изменения животных и растений со временем, а также механизм того, как это происходит.
История теории эволюции
Идея о том, что черты передаются от родителей к потомству, существует со времен древнегреческих философов. В середине 1700-х годов Кэрол Линней придумал свою систему таксономического наименования, которая группировалась по видам и подразумевала, что существует эволюционная связь между видами внутри одной группы.
В конце 1700-х годов появились первые теории, которые со временем менялись. Ученые, такие как Граф де Буффон и дедушка Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин, предложили идею того, что виды менялись со временем, но ни один человек не мог объяснить, как и почему это происходило. Они также держали свои размышления в секрете, так как их теории были спорными относительно общепринятых религиозных взглядов той эпохи.
Жан Батист Ламарк, ученик графа де Буффона, был первым, кто публично заявил об изменении видов с течением времени. Однако, часть его теории была неверна. Ламарк предложил, что приобретенные черты передаются по наследству. Жорж Кювье смог доказать ошибочность этого утверждение. Он также имел доказательства существования видов, которые эволюционировали и вымерли.
Кювье верил в катастрофизм и считал, что эти изменения и исчезновения в природе происходили внезапно и бурно. Джеймс Хаттон и Чарльз Лайел противопоставляли аргументам Жоржа Кювье идею униформитаризма. Эта теория гласит, что изменения в природе происходят медленно и накапливаются с течением времени.
Дарвин и естественный отбор
В книге Дарвин предложил, что виды с особенностями, наиболее подходящими для своей среды, живут достаточно долго, чтобы воспроизводить и передавать эти “удачные” черты своим потомкам. Со временем сохраняются только «наиболее приспособленные» черты вида. В конце концов, через определенный период, эти небольшие адаптации могут создавать новые виды.
В то время Чарльз Дарвин не был единственным человеком, который придумал эту идею. Альфред Рассел Уоллес также имел доказательства и пришел к похожим выводам, что и Дарвин. Они даже сотрудничали и представили совместные выводы. Вооруженные свидетельствами со всего мира благодаря многочисленным путешествиям, идеи Дарвина и Уоллеса получили положительные отзывы в научном сообществе. Партнерство закончилось, когда Дарвин опубликовал свою книгу.
Одна очень важная часть теории эволюции посредством естественного отбора – это понимание того, что виды не могут развиваться. Они могут только адаптироваться к окружающей среде. Адаптации складываются с течением времени и, в конечном итоге, приводят к эволюции вида. Это также может привести к появлению новых видов, а иногда и вымиранию более старых.
Доказательства эволюции
Существует множество доказательств, подтверждающих теорию эволюции. Дарвин полагался на подобные анатомии видов, чтобы связать их воедино. У него также были некоторые ископаемые доказательства, которые с течением времени демонстрировали небольшие изменения в строении тела вида, часто приводящие к рудиментарным структурам. Конечно, летопись окаменелостей неполна и имеет «недостающие звенья». С сегодняшними технологиями существует множество других доказательств эволюции. Они включает сходство эмбрионов разных видов, те же последовательности ДНК, что и у всех видов, и понимание того, как мутации ДНК работают в микроэволюции. Еще больше ископаемых доказательств было найдено со времен Дарвина, хотя в летописи окаменелостей все еще много пробелов.
Споры о теории эволюции
Сегодня теория эволюции часто изображается в СМИ как спорный вопрос. Развитие приматов и идея о том, что люди эволюционировали от обезьян, были основной дискуссий между научными и религиозными общинами. Политики и суды решали, нужно ли школам преподавать эволюцию, или же они должны обучать альтернативным точкам зрения, таким как интеллектуальный дизайн и креационизм.
Дело Штата Теннесси против Джона Скоупса, также известное как Обезьяний процесс стало знаменитой судебной битвой за преподавание эволюции в школах. В 1925 году учитель по имени Джон Скоупс был арестован за незаконное обучение эволюции в научном классе Теннесси. Это была первое крупное судебное дело за эволюцию, и оно привлекло внимание к ранее запретной теме.
Теория эволюции в биологии
Теория эволюции часто рассматривается как главная всеобъемлющая тема, которая объединяет все темы биологии. Сюда входят генетика, биология популяций, анатомия и физиология, а также эмбриология. В то время как эта теория сама эволюционировала и расширялась с течением времени, принципы, изложенные Дарвином в 1800-х годах, все еще сохраняются в наши дни.
Презентация: «Возникновение и теория эволюции»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Презентация на тему: «Возникновение и история развития теории эволюции»
История теории эволюции Идея о том, что черты передаются от родителей к потомству, существует со времен древнегреческих философов. В середине 1700-х годов Кэрол Линней придумал свою систему таксономического наименования, которая группировалась по видам и подразумевала, что существует эволюционная связь между видами внутри одной группы. В конце 1700-х годов появились первые теории, которые со временем менялись. Ученые, такие как Граф де Буффон и дедушка Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин, предложили идею того, что виды менялись со временем, но ни один человек не мог объяснить, как и почему это происходило. Они также держали свои размышления в секрете, так как их теории были спорными относительно общепринятых религиозных взглядов той эпохи. Жан Батист Ламарк, ученик графа де Буффона, был первым, кто публично заявил об изменении видов с течением времени. Однако, часть его теории была неверна. Ламарк предложил, что приобретенные черты передаются по наследству. Жорж Кювье смог доказать ошибочность этого утверждение. Он также имел доказательства существования видов, которые эволюционировали и вымерли. Кювье верил в катастрофизм и считал, что эти изменения и исчезновения в природе происходили внезапно и бурно. Джеймс Хаттон и Чарльз Лайел противопоставляли аргументам Жоржа Кювье идею униформитаризма. Эта теория гласит, что изменения в природе происходят медленно и накапливаются с течением времени.
Биология. 11 класс
Конспект урока
Урок 1. «Возникновение и развитие эволюционных идей»
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
— Какие научные взгляды на эволюцию существовали в додарвиновский период?
Эволюция (от лат. evolutio — развёртывание) – это естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Креационизм (от лат. creatio, род. п. creationis — творение) — религиозная и философская концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом.
Трансформизм — учение о непрерывном изменении видов животного и растительного царства и о происхождении форм органического мира от одной или нескольких простейших форм.
Эволюционизм (также эволюционное учение) — система идей и концепций в биологии, утверждающих историческое прогрессивное развитие биосферы Земли, составляющих её биогеоценозов, а также отдельных таксонов и видов, которое может быть вписано в глобальный процесс эволюции вселенной.
Борьба за существование — один из движущих факторов эволюции, совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды.
Естественный отбор — один из движущих факторов эволюции, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Биология. Общая биология 10–11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / под редакцией академика Д.К. Беляева и профессора Г.М. Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В. Саблина.– М.: Просвещение, 2018.: с 142 – 148.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
В исторической хронологии развития эволюционных идей в биологии выделяется четыре этапа.
На втором этапе основной теорией происхождения и развития жизни на Земле была теологическая, божественная.
Третий этап характеризуется началом классификации живых организмов, где основным направлением становится систематика, выдвижением глобальных торий эволюции организмов и открытием новых законов. Основными мыслителями этого времени являются: Ламарк, Кювье, Бюффон, Линней, Дарвин, Мендель.
Жорж Луи Бюффон высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды (климата, питания и т.д.), выдвинул теорию, о том, что человек произошел от обезьяны.
Жорж Кювье стал основателем сравнительной анатомии. Его теория выявляет взаимосвязь всех органов и структур между собой, а их строение и функционал ставит в зависимость от условий окружающей среды, питания, размножения.
Ламарк, продолжая идею Линнея о классификации организмов, выдвинул законы, из которых следует, что у живых организмов развиваются те органы, которые им более необходимы, а приобретенные улучшения наследуются.
На четвертом этапе для изучения теории эволюции предлагается синтетическая теория, включающая в себя положения теории эволюции Дарвина (естественный отбор) и генетику (механизм формирования вида).
При изменении условий окружающей среды организму необходимо к ним приспособиться, что провоцирует изменения на генном уровне. В процессе приспособления организмов к окружающей среде выживают наиболее устойчивые к условиям среды, наименее устойчивые погибают, происходит естественный отбор. Среди организмов идет как конкуренция, так и взаимопомощь (у некоторых видов).
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
1. Выберите один ответ.
Назовите ученого, который полагал, что в основе эволюции лежит сознательное стремление организмов к совершенствованию:
а) Ч. Дарвин в) К. Линней
б) Аристотель г) Ж.Б. Ламарк
Пояснение: Ж.Б. Ламарк создал эволюционное учение, в котором были противоположные представления:
— признавал изменяемость видов и происхождение высших форм от низших;
— полагал основной движущей силой эволюции стремление организмов к совершенству, изначально заложенное в живую материю богом.
2. Укажите номера утверждений, в которых допущены ошибки и исправьте их.
Согласно основным положениям синтетической теории эволюции:
Ответ: Ошибки допущены в предложениях: 2, 4, 6
Биология. 11 класс
Возникновение и развитие жизни на Земле
Эволюционные теории
Необходимо запомнить
Вопросы возникновения и развития жизни на Земле интересовали человечество с самых ранних этапов его развития, люди пытались объяснить появление живых существ на Земле, а самое главное свое появление.
Этапы развития эволюционных идей
В исторической хронологии развития эволюционных идей в биологии условно можно выделить четыре этапа. Первый этап начинается от Древнего мира и длится до эпохи Средневековья. На этом этапе появляются предпосылки к становлению эволюционной биологии, выделению основных направлений изучения эволюции. В это время появляются такие теории, как самозарождение жизни, влияние условий среды на организмы. Основными мыслителями того времени являются Аристотель, Демокрит, Эмпедокл. Многие из теорий, выдвинутых этими философами, нашли свое продолжение в трудах ученых эпохи Возрождения и Нового времени. Некоторые же из этих теорий были опровергнуты при постановке научных опытов.
Третий этап развития эволюционных идей относится к эпохе Возрождения и Новому времени. Данный этап характеризуется началом классификации живых организмов, где первым основным направлением становится систематика; выдвижением глобальных теорий эволюции организмов и открытием новых законов. Основными мыслителями этого времени являются: Ламарк, Кювье, Бюффон, Линней, Дарвин, Мендель. Одни из ученых продолжают придерживаться теории самозарождения, например Ламарк. Другие же открывают новые законы и выдвигают новые теории: Дарвин, Мендель.
Основные положения и высказывания о зарождении и развитии жизни на Земле.
Карл Линней в своей книге «Философия ботаники» писал: «Все, что встречается в природе принадлежит к элементам и натуралиям. Натуралии принадлежат к трем царствам природы: камней, растений, животных».
Классификации живых организмов созданная Линнеем построена по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия: класс, отряд, род и вид. Это упростило процесс изучения и способствовало дальнейшему открытию и развитию новых закономерностей организации живой природы.
Жорж Луи Бюффон, в противоположность Карлу Линнею, отстаивавшему в своей классификации мысль о постоянстве видов, высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды (климата, питания и т.д.). Эти суждения стали отправной точкой для формирования взглядов об изменчивости видов, естественном отборе, а, следовательно, и об эволюции живых существ.
Жорж Кювье, работая в области палеонтологии, стал основателем такого течения в науке, как сравнительная анатомия. Его теория «соотношения частей организма» выявляет взаимосвязь всех органов и структур между собой, а их строение и функционал ставит в зависимость от условий окружающей среды, питания, размножения.
Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка.
Самым важным трудом Ламарка стала книга «Философия зоологии», вышедшая в 1809 году. В своем труде Ламарк разделяет два направления изучения природы: экономическое (потребительское) и философское. Развитие первого направления было обусловлено тем, что в этот период происходит активный промышленный рост, развитие техники, а развитие второго направления определялось раскрытием механизмов развития живой природы.
Ламарк продолжает идею Линнея о классификации организмов, написав в монографии о необходимости разделения живых организмов по классам, отрядам, семействам, видам для закрепления знания о биоразнообразии.
В вопросе происхождения жизни на Земле Ламарк продолжает развивать идею, высказанную еще Демокритом, о самозарождении живых организмов. Об этом он пишет в своей книге «Естественная история»
По вопросу эволюции живых организмов Ламарк сформулировал законы, из которых следует, что у живых организмов развиваются те органы, которые им более необходимы, а приобретенные улучшения наследуются. В качестве примера приведено появление длинной шеи жирафа. Ламарк объясняет такое строение животного тем, что жирафу приходилось постоянно тянуться вверх за листьями (теория упражнения органов). Впоследствии суждения Ламарка были опровергнуты научными опытами и открытиями генетики.
Эволюционная теория Ч. Дарвина
Основным механизмом понимания Дарвином изменяющихся природных условий в качестве движущей силой естественного отбора, сыграл искусственный отбор, сделавший привычным взгляд на одомашненных животных и одомашненные растения как на результат такого отбора.
Четвертый этап относится к двадцатому веку. На этом этапе продолжается развитие идей, выдвинутых учеными эпохи Возрождения и Нового времени. Открываются новые законы в области генетики. Развивается и переосмысляется теория «дарвинизма», хотя в настоящее время не все ученые согласны с ее положениями.
Синтетическая теория эволюции.
Теория, предложенная Дарвином, развивалась вплоть до современности. В настоящее время некоторые учёные продолжают ее придерживаться, некоторые находят в ней ошибки и считают, что данный взгляд на эволюцию стоит пересмотреть, так как теория Дарвина не раскрывает сам механизм протекания эволюции живых существ, а только объясняет её причины.
Большую роль в развитии эволюционного учения сыграло открытие законов генетики. Генетика способна объяснить многие происходящие видоизменения организмов. Основоположником этой науки является Грегор Мендель.
В настоящее время для изучения теории эволюции предлагается синтетическая теория, включающая в себя положения теории эволюции Дарвина и генетику. Из теории Дарвина берется естественный отбор, а генетика объясняет сам механизм формирования вида.
Положения синтетической теории эволюции.
Элементарной единицей эволюции считается популяция;
Материалом для эволюции является мутационная и рекомбинационная изменчивость;
Естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;
Дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;
Вид есть система популяций, репродуктивно изолированных и экологически обособленных от популяций других видов;
Видообразование (микроэволюция) происходит в результате работы генетических изолирующих механизмов в условиях географической изоляции.
Внешние условия (экологические факторы: абиотические, биотические и антропогенные) и деятельность организмов влияют на развитие тех или иных видов. При изменении условий окружающей среды организму необходимо к ним приспособиться, что провоцирует изменения на генном уровне. В процессе приспособления организмов к окружающей среде выживают наиболее устойчивые к условиям среды, наименее устойчивые погибают, происходит естественный отбор. Среди организмов идет как конкуренция, так и взаимопомощь.
В самом организме происходит: 1) преобразование на генном уровне (приспособление к температуре, мимикрия, сезонные линьки, анабиоз и др.); 2) физическое приспособление (естественный отбор: расширение ареала обитания, увеличение популяции, конкуренция внутри вида, борьба за территорию); 3) развитие у некоторых видов механизма взаимопомощи (муравьи, пчелы), что значительно помогает в борьбе за выживание.
Молекулярные свидетельства эволюции
Молекулярные свидетельства эволюции
Доказать современные представления об эволюции жизни прямыми методами невозможно. Современная биология накопила уже много косвенных свидетельств и соображений в пользу эволюции.
Молекулярные данные предоставляют нам убедительные свидетельства эволюции. Реконструкция истории жизни на основе этих данных показывает, что вся земная жизнь представляет собой единое филогенетическое древо, и все современные виды связаны неразрывными нитями родства.
Используя сравнение последовательностей ДНК, мы можем проанализировать сходство и различия между генами давно вымерших видов в ископаемых останках и современных организмов.
Исходя из данных такого анализа, все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации:
1) записывание информации в виде последовательности нуклеотидов ДНК (РНК у некоторых вирусов);
2) передача из поколения в поколение благодаря механизму репликации;
3) транскрипция в последовательность нуклеотидов и-РНК;
4) трансляция в последовательность аминокислот в белках с использованием одного и того же генетического кода.
Это свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка.
В геноме каждого вида записана генетическая история, летопись его эволюции. Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле.
В большинстве случае гены передавались без изменений, но изредка возникали случайные изменения – мутации. Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают во время репликации ДНК, следовательно, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов может накопиться в геномах следующих поколений. Соответственно, тем больше аминокислот отличают один и тот же белок у этих видов. Общий предок человека и мартышки существовал более 30 млн. лет назад, а общий предок человека и кошки — более 80 млн. лет назад.
Количественная оценка различий между видами по множеству генов позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции. В основном это древо совпадает с теми, что были построены на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных.
Эволюция живой природы. Эволюционная теория. Движущие силы эволюции.
Эволюция живых систем
Эволюционное учение
Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.
Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.
Развитие эволюционных идей
Учение Дарвина сводится к следующему:
Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это
Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, развития, функции).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.
Борьба за существование — весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование не является «борьбой» в прямом смысле слова, фактически это стратегия выживания и способ существования организма. Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными факторами окружающей среды. Внутривидовая борьба — борьба между особями одной популяции. Всегда идёт очень напряжённо, так как особи одного вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов. Идёт, когда виды конкурируют за одни и те же ресурсы либо когда они связаны отношениями типа «хищник – жертва». Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу. В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведёт к естественному отбору.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.
На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.
Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)
| Признаки | Эволюционная теория Ч. Дарвина | Синтетическая теория эволюции (СТЭ) |
| Основные результаты эволюции | 1) Повышение приспособленности организмов к условиям среды; 2) повышение уровня организации живых существ; 3) увеличение многообразия организмов | |
| Единица эволюции | Вид | Популяция |
| Факторы эволюции | Наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор | Мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор |
| Движущий фактор | Естественный отбор | |
| Трактовка термина естественный отбор | Выживание более приспособленных и гибель менее приспособленных форм | Избирательное воспроизводство генотипов |
| Формы естественного отбора | Движущий (и половой как его разновидность) | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный |
Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.
Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).
Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.
Мутационная и комбинативная изменчивость.
Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.
Популяционные волны и дрейф генов.
Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.
Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).
Формы естественного отбора
ФормаХарактеристикаПримерыСтабилизирующийНаправлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлёкшие образование того или иного признака или свойства.Сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов.ДвижущийНаправлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования.Возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам. Потемнение окраски берёзовой пяденицы (бабочки) в развитых индустриальных районах Англии (индустриальный меланизм). В этих районах кора деревьев становится тёмной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а тёмные бабочки менее заметны на стволах деревьев.Разрывающий (дизруптивный)Направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп.При частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.Краткая история эволюции органического мира
Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.