Страница - 28

Глава 16. ЭВОЛЮЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ

§ 52. Этапы развития жизни на Земле

Цель изучения этой темы: изучить основные этапы развития жизни на Земле.

Согласны ли вы с утверждением, что систематика есть «отражение эволю­ции»? Как вы считаете, какие организмы должны были появиться на Земле раньше: прокариоты или эукариоты; многоклеточные или одноклеточные; высшие растения или низшие растения; позвоночные или беспозвоночные? Вспомните самые общие отличительные особенности основных крупных так­сонов животных и растений.

 Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 8 - учебник для . 7 класса; § 6, 9 - учебник для 8 класса.

За все время существования планеты Земля жизнь на ней постоянно менялась под влиянием разнообразных условий. Эти изменения были по­степенными и настолько медленными (миллионы и миллиарды лет), что оценить их можно только по геологическим «следам». Учеными была

составлена геохронологическая шкала, учитывающая крупные климати­ческие и геологические события и включающая в себя пять эр.

Самой древней была архейская эра. длившаяся около 1 млрд. лет. Ее живые организмы не слишком разнообразны и представлены в основном одноклеточными прокариотами. Главной особенностью этой эры явля­ется появление жизни и основных свойств живого (рост, размножение, наследственность и т. д.). В эту эру возник фотосинтез, гликолиз, броже­ние, дыхание и все иные способы получения энергии, которыми разные живые организмы пользуются и сейчас. Но живое еще не разделилось на царства, так как не было ни растений, ни животных, а только бактерии (рис. 76).

Второй и самой длительной эрой является протерозой, его продолжи­тельность - более 2 млрд. лет. Преобладающими формами жизни снача­ла были одноклеточные (как бактерии, так и появившиеся эукариоты). В ходе дальнейшей эволюции возникли многоклеточные эукариоты - бес­позвоночные и водоросли. Из растений существовали только водоросли (низшие), в царстве животных образовались представители всех типов беспозвоночных.

Фотосинтезирующие растения и цианобактерии наконец выделили столько кислорода, что сформировался озоновый экран и стал возможен "выход жизни на сушу" (рис. 77).

Палеозойская эра ознаменовалась завоеванием суши живыми орга­низмами, формированием почвы, костных скелетов у животных, высших наземных растений, запасами каменного угля, нефти и природного газа (рис. 78). Климат в целом теплый и влажный. Из-за этих условий среди растений развиваются высшие: как споровые (мхи, хвощи, плауны, папоротники), так и их потомки - семенные - голосеменные. Гигантские папоротники формируют залежи каменного угля, а озерные экосистемы, погруженные в глубь земли, образуют залежи нефти.

Среди животных появляются паукообразные, насекомые и позвоноч­ные: рыбы, земноводные и пресмыкающиеся, которые начинают господ­ствовать.

Мезозойская эра. Названа эрой динозавров. Климат становится более сухим, но остается в основном теплым. Появляются последние предста­вители классов позвоночных: птицы и млекопитающие, а у растений - покрытосеменные (цветковые) (рис, 79}.

В кайнозойской эре жизнь приобретает современный вид. Происхо­дят оледенения, климат в целом становится более суровым. Господствуют цветковые растения и насекомые; теплокровные позвоночные - птицы и млекопитающие.

В целом для конца кайнозоя характерны оледенения на севере. Из выживших животных того периода можно назвать северных оленей, ов­цебыков, песцов, леммингов, белых куропаток, из вымерших - мамонтов и шерстистых носорогов.

Параллельно существуют южные территории с теплым климатом, где обитают сайгаки, дикие лошади (тарпаны), бизоны и другие виды ко­пытных. Флора постепенно меняется с севера на юг от тундры и тайги до пустынь и экваториальных лесов и почти полностью соответствует современной.

Из млекопитающих быстро эволюционируют появившиеся в этой эре приматы. Процесс завершается появлением человека.

Знание и понимание

1. Сколько эр выделяют в истории Земли?
2. Объясните, почему животные и растения изменялись с течением дли­тельного времени.

Применение

1. Сравните между собой палеозой и мезозой.
2. Назовите причины смены эр.

Анализ

1. Проанализируйте этапы развития жизни на Земле по следующим пунктам:

1. Появление новых жизненных форм.
2. Особенности климата и (или) условий и среды обитания.
3. Какие важнейшие, на ваш взгляд, события произошли?
4. Как развитие жизни в этой эре повлияло на дальнейшую эволюцию живого?

1. Изобразите в виде схемы каждую эру и ее особенности.

Синтез

1. Оцените роль развития жизни в палеозое для современного существо- валил человечества.
2. Перечислите, в чем заключается различие между археем и протерозо­ем. Можно ли утверждать, что одна из этих эр более важна для даль­нейшего развития жизни?

Оценка

1. Напишите реферат о реликтах "живых ископаемых" организмах, существующих на Земле сотни и десятки миллионов лет почти в неиз­менном виде и живущих сегодня.
2. Обсудите факт: Наибольшее количество древнейших живых существ, почти не изменившихся и существующих в наши дни, обнаружено на дне Мирового океана.

§ 53. Возникновение и развитие эволюционных представлений

Цель изучения этой темы: изучить основные положения работ К. Линнея и Ж. Б Ламарка.

Что такое эволюция? Что означают понятия «прогресс» и «регресс»?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 9 - учебник для 7 класса: § 30 - учебник для 8 класса.

Понятие эволюции. Существует несколько определений эволюции:

1. Необратимый процесс исторического развития живых организмов.
2. Постепенный, более или менее направленный процесс совершен­ствования биологических синтем.
3. Медленный процесс изменения живых организмов от простых (примитивных) форм к более сложным (совершенным).
4. Совершенствование живых объектов в течение длительного време­ни (рис. 80).

Можно сформулировать и другие определения. Главное - уяснить, что процесс эволюционного развития нельзя уподобить плавному движению эскалатора, где все ступени движутся вверх одна за другой с одинаковой скоростью. Про­цесс эволюции сложный и разноплановый. Вам известно, что жизнь на планете не всегда была такой, как теперь. Вы знаете о существовании в прошлом мамонтов и динозавров, пещерных медведей и саблезубых тигров. Многие хорошо знако­мые существа появились сравнительно недавно. Так, собаки, кошки или воробьи исторически во много раз моложе варанов, морских звезд или акул. Нужно понять, что эволюция, как исторический процесс, идет не всегда одинаково. Ведь скорость эволюционных преобразований в разных систематических группах организмов существенно отличается. На каком-то отрезке времени одна из групп может эво­люционировать быстрее других, а на другом - она же полностью затормаживается в своем историческом развитии.

На развитие, становление и совершенствование той или иной систематической группы живых организмов оказывают влияние сотни факторов. От этого зависит выживание и дальнейшее совершенствование - эволюционирование.

Мы не знаем, как будет выглядеть органический мир через 5-6 млн. лет и сохранится ли он вообще. Закономерности эволюционных процес­сов очень сложны и до сих пор до конца не изучены. Но сегодня нам точно известно, почему происходит эволюция. Основная заслуга в созда­нии эволюционного учения принадлежит Ч. Дарвину. Его величайшему открытию предшествовали труды многих ученых.

Развитие биологии в додарвиновский период. Важным предшествен­ником эволюционистов можно считать Карла Линнея, шведского есте­ствоиспытателя. Этому ученому удалось, наконец, систематизировать живые организмы. Работа «Система природы» принесла ученому все­мирную славу. В ней даны основные принципы классификации растений и животных и их деление на соподчиненные систематические катего­рии: классы, отряды, роды и виды. Позднее он выпустил посвященную этим же проблемам «Философию ботаники». Линней использовал би­нарную номенклатуру - двойные латинские названия организмов. Одно слово (существительное) обозначает род, другое (прилагательное) — вид. Так, виды подорожник большой и подорожник ланцетовидный относятся к одному роду - подорожник. Это позволило ученым всего мира легко понимать друг друга.

Заслугой Линнея можно считать и то, что он четко сформулировал понятие «вид» и разработал его определение на основе морфологическо­го критерия, т. е. сходства во внешнем и внутреннем строении. Хотя ученый отнес человека к человекообразным обезьянам (руководствуясь сходством в строении), он и не предполагал возможности эволюции. Сам Линней говорил, что «близость в системе не говорит о кровном родстве».

Вопросами эволюции он не занимался, поскольку верил, что жизнь пребывает неизменной «со дня творения». Основанная только на внеш­нем сходстве система Линнея содержала массу ошибок, но была лучшей в то время и позволила ему войти в историю науки как основателю си­стематики.

Научные заслуги К. Линнея следующие:

• составил лучшую для своего времени систематику растений и жи­вотных;
• усовершенствовал существовавшую терминологию, использовав би­нарную номенклатуру: для обозначения вида - прилагательное, рода — существительное;
• уточнил понятие вид как наименьшей систематической единицы;
• впервые разработал и применил для создания систематики морфо­логический критерий вида, т. е. о систематическом положении судил по внешнему строению;
• отнес человека к человекообразным обезьянам;
• ввел пять соподчиненных таксонов, или систематических катего­рий (класс, порядок, род; вид, разновидность);
• описал большое количество видов растений и животных.

Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка. В XVII в. в биологии появи­лось направление, называемое трансформизмом. Трансформисты верили в изменяемость живого, в его трансформацию. Самым выдающимся из трансформистов считается Жан Батист Ламарк. По его мнению, мир жи­вой природы изменяется, совершенствуется. Ламарк сделал верное пред­положение, что все организмы изменяются иод влиянием окружающей среды. Он создал также первую целостную эволюционную теорию. Его работа «Философия зоологии» (1809) стала важнейшей ступенью на пути к господству эволюционных представлений в биологии.

Ламарк, как и Линней, тоже занимался систематикой и значительно усовершенствовал линнеевскую систему. Так, он впервые разделил всех животных на позвоночных и беспозвоночных, а беспозвоночных - на 10 классов. Он также выделил классы земноводных и пресмыкающихся. До Ламарка считалось, что все беспозвоночные подразделяются на насе­комых и червей, а лягушки с тритонами и змеи с черепахами относятся к одному классу. За основу своей классификации Ламарк взял строение нервной и кровеносной систем. Это позволило ему избежать ошибок Лин­нея. Выстроив таким образом виды, он заметил, что живые организмы находятся как бы на ступенях лестницы, становясь все более сложными и совершенными. Так появилось понятие градация, т. е. постепенное по­вышение уровня организации живых организмов.

Однако и в концепции Ламарка есть серьезные ошибки. Одна из них — попытка объяснить причины эволюции с позиций религиозных убеждений. Ламарк был глубоко верующим человеком. По его мнению, создав однажды примитивные формы жизни, Бог вложил в душу каждо­го живого существа стремление к совершенству. И поэтому каждый орга­низм прилежно выполняет это божественное предназначение и передает результаты своих усилий потомству. Так, например, цапля, вынужден­ная ходить по болоту, чтобы не намокнуть, постоянно вытягивает ноги. От ежедневных упражнений ноги самых прилежных цапель становятся несколько длиннее. И если две прилежные цапли образуют пару и дают потомство, то ноги их птенцов будут изначально длиннее, чем у птенцов нетренировавшихся птиц этого вида. Если органы долго не упражняют­ся, они могут уменьшиться в размерах или исчезнуть вовсе, например, глаза у кротов или конечности у змей. Сейчас подобные предположения кажутся абсурдными.

Сегодня точно известно, что результаты тренировок не передаются в следующие поколения, так как тренировками нельзя изменить ДНК, гены, хромосомы.

Теория Ламарка вызвала острые научные споры. Кроме того, служи­телям церкви она показалась богохульной. В результате в конце жизни ученый был уволен без права получения пенсии и умер в нищете. В целом его научная деятельность внесла большой вклад в развитие биологии. Он более точно и полно систематизировал животных. Показал принцип усложнения органов и систем (градация). Верно предположил зависи­мость приспособлений организмов от условий окружающей среды, но причины эволюции он трактовал неверно.

Работы, давшие верный ответ о причинах эволюции, принадлежат Ч. Дарвину.

Знание и понимание

1. Дайте определения понятию эволюция, которое вам кажется наиболее верным. Обоснуйте, почему.
2. Объясните, кто считается автором первой эволюционной теории.

Применение

1. Назовите причины, почему эволюцию нельзя представить в виде плав­ного, поступательного движения вперед.
2. Объясните значение трудов К. Линнея для дальнейшего развития био­логии.

Анализ

1. Проанализируйте положительные стороны деятельности К. Линнея и Ж. Б. Ламарка.
2. Выскажите ваше мнение о причинах, благодаря которым работа Ла­марка в области зоологии превзошла Линнея и натолкнула его на мысль о постепенном совершенствовании организмов.

Синтез

1. Порассуждайте, в чем достоинства и недостатки первой эволюционной теории.
2. Приведите примеры применения в современной науке положительных сторон научной деятельности К. Линнея.

Оценка

1. Выскажите мнение, почему работы Линнея не вызвали недовольства церкви, а работы Ламарка были восприняты как антирелигиозные.
2. Смоделируйте ситуацию. Как выглядела бы жизнь на Земле, если бы результаты тренировок передавались по наследству? Каким было бы человечество?