Загальна біологія. 11 клас. Кучеренко

Про що ми дізналися з цього розділу. Основи еволюційного вчення. Історичний розвиток органічного світу

Еволюція - процес необоротних змін у будові та функціях живих істот, що відбуваються при змінах поколінь протягом їхнього історичного існування. В основу першої еволюційної гіпотези Ж.-Б. Ламарка покладено уявлення про те, що всі організми під впливом умов середовища набувають корисних ознак, змінюючи свою будову, функції, індивідуальний розвиток і «прагнуть» до ускладнення організації.

Еволюція, за Ч. Дарвіном, - це безперервні пристосувальні зміни видів у процесі їхнього історичного розвитку. Всі сучасні види є нащадками вимерлих предкових форм. Основними факторами еволюції є спадкова мінливість, боротьба за існування, природний добір.

На початку XX століття сформувалась система поглядів - «класичний дарвінізм»; у 20-50 рр. було створено синтетичну гіпотезу еволюції.

Еволюційний процес відбувається у формах мікроеволюції, видоутворення та макроеволюції. Природний добір, залежно від характеру пов’язаних з ним адаптаційних змін, буває стабілізуючим, рушійним та розриваючим. З розвитком синтетичної гіпотези еволюції було розроблено й біологічну концепцію виду, згідно з якою вид — це сукупність популяцій, що складаються з особин, подібних між собою за будовою і життєвими функціями, здатних схрещуватись і давати плодюче потомство. Популяції одного виду мають унікальну екологічну нішу і займають певний аріал. Основні критерії виду - морфологічний, фізіологічний, біохімічний, географічний та екологічний. Видоутворення - необоротний еволюційний процес утворення нових видів.

Біологічні види, як і інші систематичні групи, можуть перебувати у стані процвітання (біологічний прогрес) чи вимирання (біологічний регрес). Біологічний прогрес може бути досягнений шляхом ароморфозів, ідіоадаптацій або загальної дегенерації.

Згідно із сучасними еволюційними поглядами, біогеоценоз — це середовище, в якому відбуваються еволюційні процеси. У стабільних біогеоценозах темпи історичних змін незначні, на відміну від тих, у яких умови життя організмів постійно змінюються. Міграції особин між популяціями одного виду змінюють їхній генофонд, зв’язуючи різні біогеоценози в єдину цілісну систему. Фактори еволюції - це чинники, що викликають адаптивні зміни організмів, популяцій і видів.

Темпи еволюції — це час, за який утворюються певні систематичні групи організмів. Дані біогеографії, геології та палеонтології дають змогу встановити закономірності історичних змін біогеоценозів, причини вимирання або швидкої адаптивної радіації певних систематичних груп організмів, місця їхньої появи. Дані екологічних досліджень і еволюційного вчення знайшли своє відображення в гіпотезах перерваної рівноваги та адаптивного компромісу.

Видове різноманіття організмів зумовлене існуванням різних рівнів організації живої матерії та пристосуваннями організмів до різних умов.

Однією з центральних проблем біології є походження життя на Землі. Існують дві основні групи гіпотез, що пояснюють походження життя - абіогенні та біогенні.

Прокаріотні екосистеми утворилися в архейську еру на морських мілководдях близько 3,8 млрд років тому, а біогеоценози, основу яких складали ціанобактерії, - близько 3,5 млрд років тому. У них були мало разгалужені ланцюги живлення та незначне видове різноманіття.

У першу половину протерозойської ери з’явились перші одноклітинні джутикові еукаріоти, які дали початок рослинам (водоростям), тваринам (найпростішим) та грибам. Наприкінці ери (вендський період) з’являються і багатоклітинні організми.

У кембрійський і силурійський періоди палеозойської ери з’являється більшість типів тварин, для багатьох з яких характерна наявність зовнішнього (членистоногі, голкошкірі) чи внутрішнього (хордові) скелета. Життя опанувало поряд із солоними, ще й прісні водойми. В середині палеозойської ери у зволожених місцях утворюються наземні біогеоценози, основу яких складали вищі спорові рослини. Суходіл освоїли різні безхребетні, з’явились перші наземні хребетні - земноводні, в морях — хрящові, а в прісних водоймах - кісткові риби. Наприкінці палеозойської ери життя опанувало весь суходіл і біосфера досягла сучасних меж: з’явились голонасінні рослини та плазуни; вимерли деякі вищі спорові рослини і земноводні, повністю — давні класи риб, трилобіти і багато інших видів.

Упродовж мезозойської ери на суходолі панували голонасінні, плазуни та комахи, а в морях - хрящові й кісткові риби, головоногі молюски. У цей час з’являються покритонасінні, ссавці та птахи.

Під час кайнозойської ери суходіл поступово набув сучасних обрисів, встановилися кліматичні зони. Ця ера характеризується бурхливою адаптивною радіацією квіткових рослин, комах, птахів і ссавців. Приблизно 2 млн років тому з’являється сучасна людина. Її господарська діяльність у наш час - провідний фактор еволюції сучасних організмів.

ПІДСУМКОВІ ЗАВДАННЯ

Завдання 1. Охарактеризувати основні положення еволюційної гіпотези Ч. Дарвіна, заповнивши таблицю:

Фактор еволюції

Визначення

Роль у еволюційному процесі

Спадкова мінливість

Боротьба за існування

Природний добір

Завдання 2. Охарактеризувати основні сучасні гіпотези та порівняти їх із еволюційною гіпотезою Ч. Дарвіна, заповнивши таблицю:

Гіпотеза

Основні положення

Положення, спільні з гіпотезою Ч. Дарвіна

Положення, відмінні від гіпотези Ч. Дарвіна

Перерваної рівноваги

Неокатастрофізму

Адаптивного компромісу

Завдання 3. Охарактеризувати основні події архейської ери, заповнивши таблицю:

Розпочалась

Завершилась

Основні еволюційні події

Завдання 4. Охарактеризувати основні події протерозойської ери, заповнивши таблицю:

Розпочалась

Завершилась

Основні еволюційні події

Завдання 5. Охарактеризувати основні події палеозойської ери, заповнивши таблицю:

Період

Розпочався

Завершився

Основні еволюційні події

Кембрійський

Ордовицький

Силурійський

Девонський

Кам’яновугільний

Пермський

Завдання 6. Охарактеризувати основні події мезозойської ери, заповнивши таблицю:

Період

Розпочався

Завершився

Основні еволюційні події

Тріасовий

Юрський

Крейдяний

Завдання 7. Охарактеризувати основні події кайнозойської ери, заповнивши таблицю:

Період

Розпочався

Завершився

Основні еволюційні події

Палеогеновий

Неогеновий

Антропогеновий

ТЕМАТИЧНА ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ

І рівень

(вибрати із запропонованих відповідей правильну)

1. Система поглядів про незмінність живої природи з часів її виникнення має назву: а) еволюційне вчення; б) гіпотеза панспермії; в) креаціонізм; г) гіпотеза адаптивного компромісу; ґ) гіпотеза перерваної рівноваги.

2. Еволюційне перетворення, пов’язане з підвищенням рівня організації, - це: а) ароморфоз; б) ідіоадаптація; в) загальна дегенерація; г) дрейф генів.

3. Елементарною одиницею еволюції є: а) порода тварин; б) сорт рослин; в) популяція; г) вид; ґ) рід.

4. У разі роз’єднання популяцій певними просторовими перешкодами спостерігають форму ізоляції: а) екологічну; б) географічну; в) сезонну; г) етологічну; ґ) генетичну.

5. Здатність до наслідування ознак добре захищених організмів погано захищеними називають: а) дивергенцією; б) конвергенцією; в) дрейфом генів; г) атавізмом; ґ) мімікрією.

6. Відповідність загального плану будови органів різних видів, зумовлена їхнім спільним походженням, - це: а) аналогії; б) гомології; в) рудименти; г) атавізми.

7. Гіпотези походження життя, які ґрунтуються на тому, що жива матерія виникла з неживої, називають: а) біогенезом; б) абіогенезом; в) панспермією; г) креаціонізмом.

8. Еукаріоти з’явилися в еру: а) архейську; б) протерозойську; в) палеозойську.

9. Предками багатоклітинних тварин вважають: а) ціанобактерій; б) сапротрофних бактерій; в) інфузорій; г) колоніальних джгутикових.

10. Перші наземні біогеоценози сформувалися в періоді: а) вендському; б) кембрійському; в) ордовицькому; г) силурійському; ґ) девонському.

11. Перші ссавці з’явилися в періоді: а) кам’яновугільному; б) пермському; в) тріасовому; г) юрському; ґ) крейдяному.

12. Людина розумна з’явилася в період: а) юрський; б) крейдяний; в) палеогеновий; г) неогеновий; ґ) антропогеновий.

II і III рівні

(вибрати із запропонованих відповідей одну чи кілька правильних)

1. Ж.-Б. Ламарк факторами еволюції вважав: а) природний добір; б) боротьбу за існування; в) мінливість організмів під впливом факторів довкілля; г) внутрішнє прагнення організмів до прогресу.

2. Ч. Дарвін факторами еволюції вважав: а) ізоляцію; б) спадкову мінливість; в) популяційні хвилі; г) дрейф генів; ґ) боротьбу за існування; д) природний добір.

3. Прикладами ідіоадаптацій є: а) поява квітки; б) утворення ластів у ластоногих; в) перетворення листків у кактусів на колючки; г) зникнення кишечнику у стьожкових червів; ґ) поява щелеп у хребетних тварин.

4. Зміни генофонду популяцій можливі внаслідок: а) дрейфу генів; б) популяційних хвиль; в) ізоляції; г) боротьби за існування; ґ) конвергенції.

5. Екологічна ізоляція буває: а) сезонною; б) генетичною; в) географічною; г) етологічною; ґ) трофічною.

6. Прикладами гомологічних органів є: а) передні кінцівки кажана та кита; б) колючки глоду та кактусів; в) вуса суниць і вусики гороху; г) листки вишні та колючки барбарису; ґ) коренеплід моркви та коренебульби жоржин.

7. Прикладами аналогічних органів є: а) зябра рака та коропа; б) крила кажана та голуба; в) крила кажана та хруща; г) бульби картоплі та коренеплід редису; ґ) передні кінцівки крота та вовчка.

8. Прикладами атавізмів є: а) наявність хвоста у людини; б) залишки тазового поясу у кита; в) смугасте забарвлення поросят свині свійської; г) апендикс у людини.

9. Основні події кам’яновугільного періоду: а) поява кистеперих риб; б) формування перших наземних біогеоценозів; в) поява хвойних рослин; г) поява комах; ґ) поява плазунів; д) поява ссавців.

10. Основні події крейдяного періоду: а) розквіт голонасінних; б) поява покритонасінних; в) розквіт форамініфер; г) розквіт птерозаврів; ґ) поява плацентарних ссавців.

11. Протягом юрського періоду з’явились: а) діатомові водорості; б) червоні водорості; в) іхтіозаври; г) кистепері риби; ґ) безхвості земноводні.

12. Протягом девонського періоду з’явились: а) папоротеподібні; б) комахи; в) хрящові риби; г) земноводні; ґ) плазуни.

IV рівень

1. Що спільного і відмінного в еволюційних поглядах Ж.-Б. Ламарка та Ч. Дарвіна?

2. У яких умовах діють ті чи інші форми природного добору? Які наслідки їхньої дії?

3. Чим сучасні еволюційні погляди (гіпотези перерваної рівноваги та адаптивного компромісу) відрізняються від основних положень синтетичної гіпотези еволюції?

4. Чому пристосованість організмів до середовища існування має відносний характер?

5. Які з критеріїв виду відіграють провідну роль при встановленні видової приналежності? Чому?

6. У чому полягає відносність кожного з основних критеріїв виду (морфологічного, фізіологічного, біохімічного, екологічного, географічного)? Відповідь обґрунтуйте.

7. Що спільного і відмінного в географічному та екологічному способах видоутворення?

8. Чому ароморфози або загальна дегенерація в процесі історичного розвитку певної систематичної групи трапляються значно рідше, ніж ідіоадаптації?

9. Які умови сприяли виходу організмів на суходіл?

10. У які періоди історичного розвитку біосфери з’явились риніофіти, трилобіти, щиткові, ракоскорпіони, динозаври?

11. Чим, з точки зору сучасних еволюційних поглядів, можна пояснити вимирання видів у процесі еволюції до появи на Землі людини?

КОРОТКИЙ СЛОВНИК ТЕРМІНІВ

Абіогенеза гіпотези - гіпотези, за якими живі організми походять з неживої матерії.

Адаптивна радіація - процес виникнення від загального предка кількох нових систематичних груп організмів, пов’язаний з пристосуванням до різних умов середовища існування.

Аналогія - зовнішня подібність у будові органів різних видів організмів, що мають різне походження, але виконують однакові функції.

Ароморфоз - один із шляхів досягнення біологічного прогресу, що супроводжується значним ускладненням організації організмів.

Атавізми - прояв у окремих особин певного виду ознак предків.

Біогенеза гіпотези - гіпотези, за якими все живе бере початок лише від живого.

Біологічний прогрес - шлях історичного розвитку певної систематичної групи, що супроводжується збільшенням чисельності, розширенням ареалу і процесами видоутворення.

Біологічний регрес - шлях історичного розвитку певної систематичної групи, що супроводжується зменшенням чисельності, звуженням ареалу й вимиранням деяких підгруп.

Боротьба за існування - один із факторів еволюції за Ч. Дарвіном; уся сукупність взаємозв’язків між особинами і різними факторами середовища життя.

Видоутворення - процес утворення нових видів.

Гомологія - відповідність загального плану будови органів видів, зумовлена їхнім загальним походженням.

Дивергенція - розходження ознак у нащадків спільного предка як результат пристосування до умов довкілля.

Еволюція - процес необоротних змін у будові та життєвих функціях організмів під час їхнього історичного розвитку.

Елімінація - загибель особин на певному етапі онтогенезу до моменту настання здатності до розмноження.

Ендеміки - систематичні групи, що мешкають лише в певних ділянках біосфери.

Загальна дегенерація - один із шляхів досягнення біологічного прогресу, що супроводжується спрощенням будови організмів у процесі пристосування до простішого середовища життя (перехід до паразитизму, малорухомого способу життя тощо).

Ідіоадаптація - один із шляхів досягнення біологічного прогресу, що супроводжується певними змінами в будові організмів, не порушуючи загального рівня їхньої організації; є пристосуванням до конкретних умов існування.

Ізоляція - один із еволюційних факторів, який унеможливлює схрещування між особинами одного виду.

Креаціонізм - система поглядів, яка визнає незмінність живої природи, а різноманіття видів розглядає як результат творення вищої нематеріальної сили.

Макроеволюція - сукупність еволюційних процесів, які приводять до утворення надвидових систематичних категорій.

Мікроеволюція - сукупність еволюційних процесів, що відбуваються в популяціях одного виду.

Мімікрія - здатність організмів одного виду наслідувати будові, забарвленню чи поведінці організмів іншого.

Монофілія - походження кількох систематичних груп від загального предка.

Поліморфізм - явище існування в межах певного виду різних фенотипних груп особин.

Природний добір - наслідок боротьби за існування; виявляється в переважному виживанні та розмноженні особин, найпристосованіших до умов довкілля.

Рудименти - органи, що втратили в процесі історичного розвитку свої функції й знаходяться в недорозвиненому чи спрощеному стані порівняно з відповідними органами предків.

Темпи еволюції - час, протягом якого утворилися певні систематичні групи (від видів до царств).

Філогенез - історичний розвиток окремих систематичних груп або всієї сукупності живих організмів нашої планети.

Ценофіли - види, популяції яких входять до складу стабільних біогеоценозів.

Ценофоби - види, що беруть участь на ранніх етапах сукцесії, мають високу екологічну пластичність і не входять до складу зрілих біогеоценозів.