 |
|
Розвиток еволюційних поглядів
Еволюція( від лат. Еволютів – розгортання) – це процес необоротних змін у будові та функціях живих організмів протягом їхнього історичного розвитку. Її наслідком є пристосованість організмів до умов середовища життя. Загальні закономірності, фактори, механізми і наслідки еволюції живої матерії вивчає розділ біології – еволюційне вчення.
Ідею про еволюцію живих організмів висловлювали ще давньогрецькі (Геракліт, Демокріт та ін.) та давньоримські (Лукрецій та ін.) мислителі. Однак спроби науково пояснити це явище з’явилися лише на початку XIX століття.
Не всі біологи визнають реальність еволюційного процесу. Система поглядів на незмінність живої природи з часу її виникнення дістала назву креаціонізм (від лат. креатіо – створення). Її послідовники здебільшого дотримуються релігійних поглядів на походження життя, розглядаючи його як наслідок свідомого творчого акту вищої нематеріальної сили (Бога). Креаціоністами були такі видатні біологи, як К. Лінней, Ж. Кюв’є, геолог Ч. Лайєль та інші.
Першу еволюційну гіпотезу створив видатний французький учений Жан-Батіст Ламарк.
Він написав багатотомну працю «Флора Франції», створив систему класифікації безхребетних тварин, яка певною мірою не втратила свого значення і донині. Саме він запропонував термін «біологія» (1802), обґрунтуйте уявлення про окрему «область життя» на Землі (пізніше названа біосферою) тощо.
Своєю еволюційну гіпотезу Ж.-Б. Ламарк опублікував у 1809 р. у книзі «Філософія зоології». Він вважав, що організми, позбавлені нервової системи, змінюються безпосередньо під впливом факторів довкілля. Наприклад, листки водяних рослин стрічкоподібні, бо видовжуються під впливом течії води. У тварин, які мають нервову систему, пристосування виробляються за схемою: зі зміною потреб змінюються звички; зміна звичок сприяє вправлянню певних органів. Отже, за Ж.-Б. Ламарком, одним із факторів еволюції є успадкування всіх ознак, які виникли під впливом чинників довкілля.
Інший фактор еволюції, за Ж.-Б. Ламарком, - це внутрішнє прагнення організмів до прогресу, яке не залежить від умов довкілля. Річ у тім, що він розглядав еволюцію як процес безперервних змін, які полягають в ускладненні організації в процесі історичного розвитку при переході від нижчого щабля організації до вищого. Такі щаблі – це бактерії та інші мікроорганізми, вищі – ссавці, у тому числі й людина. Одночасне існування організмів, які перебувають на різних щаблях досконалості, він пояснював безперервним процесом самозародження життя з неживої матерії. Тому, чим пізніше виникли види, тим простіше вони організовані, оскільки ще не встигли досягти вищих щаблів розвитку.
Еволюційну гіпотезу Ламарка називають ламаркізмом. Сучасники вченого її не сприйняли, однак згодом вона знайшла багато прихильників. Погляди вчених, які ґрунтуються на еволюційній ідеї Ламарка, називають неомаларкізмом.
Одним із засновників палеонтології – наука про викопні організми – вважають видатного французького вченого Ж. Кюв’є (1769 - 1832). Він встановив, що кожній геологічній епосі відповідає певний набір викопних видів, які відрізняються від тварин і рослин попередніх і наступних епох.
Для пояснення послідовних змін викопних фаун і флор учений запропонував гіпотезу катастроф. Ж. Кюв’є вважав, що геологічна історія Землі становить собою чергування тривалих стабільних періодів з відносно короткими різкими змінами й поверхні. Останні призводили до повного знищення життя у певній частині планети, що знову заселялись видами з інших місцевостей або виникали форми, які нічого спільного не мали з вимерлими.
На межі XVIII і XIX століття виникла біогеографія – наука про закономірності поширення видів живих істот і їхніх спільнот по земній кулі. Її розвитку сприяли численні наукові експедиції у різні куточки нашої планети, що проводили різні країни. Одним із засновників біогеографії вважають німецького вченого О. Гумбольда (1769-1859). Значний вклад в її розвиток вніс академік Петербурзької академії наук П.С. Паллас, який вивчав тваринний і рослинний світ тодішньої Російської імперії, в тому числі і на теренах сучасної України.
Було встановлено, що розбіжності в заселенні різних континентів і островів тим більше, чим більше вони ізольовані один від одного. Наприклад, Ч. Дарвін під час навколосвітнього плавання на кораблі «Бігль» звернув увагу на те, що на кожному з островів Галапагосу мешкає свій вид птахів – в’юрків. Однак усі ці види виявились досить близькими між собою, також із видом, що мешкає у Південній Америці поблизу цих островів. Учений припустив, що материковий вид свого часу заселив острови, де на кожному з них внаслідок ізоляції та пристосувань до місцевих умов від нього утворилися різні види.
Створення системи різних груп організмів наштовхнуло вчених на думку про те, що подібність певних груп зумовлена їхнім історичним походженням від спільного предка.
У цей час також було доведено єдність хімічного складу живої та неживої природи, а також припущена можливість утворення органічних сполук з неорганічних.
Німецький хімік Ю. Лібіх (1803-1873), вивчаючи мінеральне живлення рослин і біологічну природу в процесі гниття та бродіння, встановив участь живих істот в колообігу речовин у природі. Тоді ж були вивчені основні класи органічних сполук, почали досліджувати процес фотосинтезу.
Накопичення багатьох нових даних про життєдіяльність і будову живих організмів потребувало систематизації та теоретичного пояснення.
Мікроеволюція
Мікроеволюція –це сукупність еволюційних процесів, які відбуваються в популяціях одного виду. Згідно із синтетичною гіпотезою еволюції, природний добір спрямовує різні елементарні зміни фенотипів, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля. В цьому й полягає творча роль природного добору. Тому його часто називають рушійною силою еволюції.
У різних місцях широких ареалів певних видів популяцій, пристосовуючись до тих чи інших особливостей середовища життя, більш-менш різняться між собою за будовою. Такі популяції часто називають підвидами. Наприклад, вид тигра має 7 підвидів, білий гриб – приблизно 20. Кожен підвид відрізняється одним чи кількома фенами. Існування підвидів свідчить про екологічну пластичність виду, тобто його здатність пристосовуватись до різноманітних умов довкілля.
Залежно від спрямування адаптаційних змін, розрізняють стабілізуючий, рушійний і розриваючий природний добір.
Стабілізуючий добірпроявляється в постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, який найбільше відповідає середовищу, і відкидає будь-які менш пристосувальні зміни. Цим він звужує межі модифікаційної мінливості, тобто норму реакцій. Наслідком дії стабілізуючого добору є досконала пристосованість до певних умов існування, або спеціалізація видів.
Рушійний добірвідбувається за змін умов довкілля або підчас пристосувань організмів до нових умов у разі розширення ареалу. Він зберігає спадкові зміни, що відповідають змінам у довкіллі. Завдяки дії рушійного добору в певний бік зсувається і норма реакції. Наприклад, під час заселення грунту як і середовища життя у різних неспоріднених груп тварин кінцівки перетворилися на копальні (вовчок, жуки-гнойовики, кроти тощо).
Розриваючий добірдіє одночасно у двох, рідше – кількох напрямах, однак не сприяє збереженню усереднених станів ознак. Комахи з середнім ступенем розвитку крил зникли, оскільки Їх здувало в океан. Так розриваючий добір сприяє виникненню кількох різних фенотипів в одній популяції (явище поліморфізму).
Майже два століття в науці користувались класичним визначенням виду, запропонованим К. Ліннеєм. Цей учений і його послідовники вважали, що види реально існують у природі й з часом не змінюються. Іншої думки дотримувався Ж.-Б. Ламарк, який вважав, що реально існують лише групи особин (популяції), подібність яких між собою зумовлена проживанням в однакових умовах. Будь-яка зміна цих умов спричиняє зміни особин, тобто виникнення нових їхніх груп, які називають видами. Отже, види, за Ж.-Б. Лазарком, у природі реально не існують: ці систематичні категорії людина ввела штучно для позначення груп подібних особин.
Відповідно до класичного дарвінізму, види реально існують у природі у вигляді певних сукупностей особи. Кожен вид більш-менш чітко відокремлений від інших притаманними йому певними властивостями та ареалом у даний момент часу. Протягом геологічної історії Землі види змінюються внаслідок еволюції. Будь-який вид має низку предкових форм. У деяких випадках такі предкові форми були встановлені. Так були створені філогенетичні ряди. Наприклад, завдяки дослідженням, розпочатим видатним зоологом В.О. Ковалевським (1842-1883), які тривали понад 100 років, встановлено філогенетичний ряд предків сучасних коней.
З розвитком синтетичної гіпотези еволюції було розроблено біологічну концепцію виду. Вона ґрунтується на уявленнях про популяцію як одиницю еволюції та про репродуктивну ізоляцію – явище, коли різні види розмежовані внаслідок нездатності до схрещування між собою.
З погляду біологічної концепції, вид – це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, життєвими функціями, місцем у біогеоценозі, які населяють певну частину біосфери (ареал), вільно схрещуються між собою в природі (якщо їм притаманне перехресне запліднення) і дають плодючих нащадків.
Встановити видову самостійність певної групи особин можна лише за сукупність різних критеріїв.
Морфологічний критерій– це ступінь подібності особин виду за будовою. До нього відносяться усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем. Ознаки, унікальні для особин певного (або систематичної групи вищого рангу: роду, родини тощо),називають діагностичними. Наприклад, види-близнюки комарів або землерийок різняться своїми хромосомними наборами.
Фізіологічні критерії –це подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів. Наприклад, здатність до парування та народження плодючих нащадків або ж, навпаки, репродуктивна ізоляція.
Біохімічний критерій –це особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду. Наприклад, близькі види відрізняються за білковим складом тощо.
Географічний критерійполягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів.
Екологічний критерійохоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі. Наприклад. Деякі близькі за будовою види паразитичних червів розрізняються за видами хазяїв або мешканням у різних органах хазяїв одного виду.
Макроеволюція
Макроеволюція –це сукупність еволюційних процесів, які сприяють утворенню над видових систематичних категорій. Як відомо, реально в природі існують лише види, а над видові категорії вчені ввели для їхньої систематизації. Належність виду до того чи іншого роду, родів – до родини і так далі дослідники встановлюють за степенем їхньої історичної спорідненості. Тому особливих механізмів макроеволюції не існує. Певні її «закономірності» є наслідком узагальнень, накопичених протягом історичного розвитку відмінностей між спорідненими видами, які утворилися у процесі тривалих мікроеволюційних змін і послідовного ряду видоутворень.
Різноманітність видів зумовлена пристосуваннями організмів до зміну мов існування, що супроводжуються дивергенцією. Це явище має назву адаптивна радіація. Наприклад, усі ряди плацентарних ссавців походять від спільного предка внаслідок пристосувань до різних умов наземного, водного та повітряного середовища життя.
Вивчаючи закономірності історичного розвитку тварин, Щ.М. Сєверов у 20-роках XXстоліття розробив поняття «біологічний прогрес» і «біологічний регрес».
Біологічний прогреспроявляється у збільшені чисельності популяцій, розширенні ареалу та видоутворенні в межах тієї чи іншої систематичної групи. Він є наслідком еволюційного удосконалення певної групи організмів. Наприклад, у наш час у стані біологічного прогресу перебувають покритонасінні рослини, комахи, молюски, птахи та ссавці.
Біологічний регрес– це результат неспроможності певної групи організмів пристосовуватись до змін умов середовища. Він проявляється у зменшенні чисельності популяцій, звуженні ареалу і може призвести до вимирання виду. Наприклад, із колись процвітаючого ряду Хоботні тепер залишилося тільки два види – африканський та індійський слони, які перебувають на межі зникнення.
Через те, що в природі реально існують лише види, поняття про біологічний прогрес чи регрес можна застосовувати лише до кожного з них окремо. За палеонтологічними даними, багато груп організмів безслідно зникло з нашої планети, однак це свідчить лише про вимирання конкретних споріднених видів. З іншого боку, в кожній із «процвітаючих» груп зникає багато видів, але їм на зміну з’являються нові, які займають подібні екологічні ніші. Проте вони не обов’язково є родичами зниклих.
Поняття про біологічний прогрес і регрес є лише узагальнюючими термінами, які показують ступінь видової різноманітності певної групи у відповідний геологічний період розвитку нашої планети.
Узагальнюючий характер мають також уявлення про морфологічні шляхи досягнення біологічного прогресу: ароморфоз, ідіоадаптацію та загальну дегенерацію.
Ароморфоз – значне ускладнення будови організмів, яке підвищує загальний рівень їхньої організації і сприяє кращому пристосуванню до різноманітних умов. Наприклад, поява щелеп у хребетних тварин дала їм можливість живитися великою здобиччю; утворення квітки у покритонасінних привело до розвитку запилення за участю комах тощо.
Загальна дегенерація – явище спрощення будови організмів у процесі заселення нових середовищ життя. Я правило, воно характерне для паразитичних і малорухомих організмів. Відомо, що у паразитичних тварин зникають органи чуттів, цілі системи органів.
Як ароморфоз, так і загальна дегенерація дають змогу організмам розширити свої адаптаційні можливості за допомогою ідіоадаптацій.
Ідіоадаптація – певні зміни у будові організму, які не змінюють загального рівня організації, а є лише пристосування до певних умов існування. Приклади ідіоадаптацій – це різна будова квіток покритонасінних, різноманітні ротові органи комах тощо.
Питання для самоконтролю
1. Що таке еволюція та еволюційне вчення?
2. Що таке креаціонізм?
3. Які фактори еволюції розглядав Ж.-Б. Ламарк?
4. Що таке гіпотеза катастроф?
5. Що таке мікроеволюція?
6. В чому полягає творча роль природного добору?
7. Які критерії виду ви знаєте?
8. Що таке макроеволюція?
9. Що таке біологічний прогрес і регрес?
10. Як може бути досягнений біологічний прогрес?
ТЕМА 16: ВИДОУТВОРЕННЯ, ЙОГО ТИПИ.
План
1. Видоутворення. Типи видоутвореннь.
2. Напрями еволюції.
3. Сучасні погляди на проблему еволюції.