Доказательства и методы изучения эволюции органического мира - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Доказательства и методы изучения эволюции органического мира

сли новые признаки наследственные и, не нарушая хода зародышевого развития, оказываются полезными организму во взрослом состоянии, то в процессе естественного отбора они сохраняются в потомстве. Так в индивидуальном развитии организмов закладываются новые пути их исторического развития.

Биогеография

Наука, изучающая закономерности современного распределения и распространения растений и животных на Земле, называется биогеографией. Она предоставляет ряд фактов, свидетельствующих в пользу эволюционного учения.

Зоогеографические области. По расселению наземных животных различают шесть зоогеографических областей суши:

1) Палеарктическую,

2) Неоарктическую,

3) Индомалайскую,

4) Эфиопскую,

5) Неотропическую и 6) Австралийскую (рис.24). Две первые области часто объединяют под названием Голарктической.

В зоогеографических областях представлены все типы и классы животных. Сравнение же более мелких систематических групп - отрядов, семейств, родов и видов - показывает существенную разницу в. фауне различных областей.

Рассмотрим несколько примеров. Две области северного полушария - Палеарктическая (Европа, большая часть Азии, Северная Африка) и Неоарктическая (Северная Америка) - географически между собой не соединены, но обнаруживают большое сходство в составе фауны. В той и другой области водятся олени, рыси, волки, лисицы, медведи, бобры, выдры, зайцы и т.п., одинаковые или очень близкие виды. Американскому бизону соответствует родственный вид - европейский зубр; сибирскому оленю маралу - американский олень вапити.

Палеарктическая область, географически составляющая одно целое с Индомалайской и Эфиопской, резко отличается от них фауной. В Палеарктической области нет горилл, шимпанзе, жирафов, лемуров, характерных для Эфиопской. Нет мартышек, слонов, ящеров, носорогов, виды которых представлены и в Эфиопской и Индомалайской областях, хотя они разделены морями.

Неоарктическая и Неотропическая области занимают два материка, соединенные Панамским перешейком (посмотрите на карте), однако имеют большие отличия в составе фауны. В Неотропической области обитают броненосцы, ленивцы и муравьеды из отряда неполнозубых, широконосые обезьяны, сумчатые крысы, тапиры и ламы, страусы нанду, колибри и др., которых нет в Неоарктической области.

Наконец, наиболее своеобразный животный мир наблюдается в Австралийской области. Почти все млекопитающие этой области (исключая привезенных) относятся к подклассу сумчатых. Здесь сохранились однопроходные - утконос и ехидна, которых нигде нельзя больше встретить. Птицы также поражают своеобразием: эму и казуары, киви-киви, птица-лира и много других, отличающихся ярким оперением и повадками от птиц всех иных областей.

В Новой Зеландии встречается гаттерия, внешне похожая на ящерицу, - представитель давно вымершего отряда первоящеров. У гаттерии на всю жизнь сохраняются остатки хорды.

Флористические области. Между флорами тех областей, фауны которых сходны, наблюдается также сходство. И наоборот, области, отличающиеся друг от друга в значительной степени по составу фауны, отличаются и флорами. Так, Палеарктическая и Неоарктическая флоры сходны между собой: например, европейские и американские виды клена, ясеня, сосны и ели являются близкими, родственными.

Флора Австралийской области, как и ее фауна, оказывается особенно своеобразной. Характерны вечнозеленые жестколистные леса Западной Австралии: эвкалипты, акации с черешками, расширенными наподобие листа; древние голосеменные - саговники, похожие на пальмы или древовидные папоротники. В степях и полупустынях - густые заросли кустарников из семейств бобовых, миртовых и др.

Причины сходства и различия фаун и флор. Современный состав фаун и флор различных областей можно объяснить, если рассматривать его исторически. Каждый вид когда-то образовывался в определенной области и расселялся из этого центра, пока не оказался перед преградами: высокими горами, обширными пустынями, морями, реками и т.п. В дальнейшем фауны и флоры областей и участков суши, разделенных естественными преградами, развивались обособленно. Если такое обособление произошло недавно, то наблюдается большее сходство фаун и флор по сравнению с давно изолированными друг от друга областями. Так, известно, что Берингов пролив, разделяющий теперь материки Евразии и Северной Америки, образовался сравнительно недавно, около 1 млн. лет назад, когда их фауны и флоры уже приобрели современный облик. Вот почему сходны Палеарктическая и Неоарктическая фауны.

Сходство между Индомалайской и Эфиопской фаунами объясняется тем обстоятельством, что эти области заселялись пришельцами из одного центра - Центральной Азии - во время наступления ледника с севера.

Резкое различие Неотропической и Неоарктической фаун указывает на относительно недавнее соединение материков Северной и Южной Америки, что подтверждается изучением пластов земной коры Панамского перешейка. Наличие сумчатых и неполнозубых в Неотропической области позволяет предположить, что эти материки были некогда связаны.

Своеобразие Австралийской фауны объясняется очень давним обособлением этого материка, вследствие чего животный мир Австралии развивался долгое время совершенно изолированно от фаун других материков. Благодаря этому здесь уцелели очень древние группы животных, вытесненные в других областях более совершенными группами.

Фауны и флоры островов. На Галапагосских островах Дарвин нашел местные, т.е. эндемичные, виды ящериц, черепах, птиц, улиток и насекомых, а также растений, но близкие южноамериканским видам. Галапагосские острова довольно рано отделились от Южной Америки. Островные и материковые виды дивергировали в разных направлениях, что и привело к образованию эндемичных видов и родов.

Подобно островным фаунам, весьма своеобразны фауны замкнутых водных бассейнов. Наиболее ярким примером служит озеро Байкал, где более 3/4 видов фауны эндемичны.

Таким образом, современное географическое распределение животных и растений можно понять и объяснить только с эволюционной точки зрения.

Палеонтология

Палеонтологией называется наука об ископаемых организмах. Подавляющее большинство видов, к которым эти организмы принадлежали, вымерло. Тем не менее, накопленный палеонтологический материал позволяет восстановить общий ход эволюции видов растений и животных.

Ископаемые остатки. Только ничтожная часть организмов или их остатков могла сохраниться в земных пластах. Мягкие части тела обыкновенно разлагаются, не оставляя следов. Твердые части, разрушаясь более медленно, могут замещаться кремнеземом из проникающих к ним минеральных растворов. В подобных случаях образуются окаменелости. Иногда в горной породе остается полость, соответствующая форме данного организма; со временем она заполняется илом или песком, затвердевает и получается как бы его окаменевший слепок. В других случаях организмы медленно обугливаются и оставляют, словно типографский оттиск на породе. В песке без доступа воздуха и воды трупы животных и людей могут пролежать многие тысячи лет, сохраняя кожу и высохшие мышцы. В земных слоях сохранились и дошли до нашего времени отпечатки частей тела вымерших животных, растений, более или менее полные скелеты, костные и хитиновые, челюсти, зубы, рога, чешуи, раковины, панцири, следы ног, пыльца. Известны целые "кладбища" костных остатков, следы борьбы между животными.

Тонкие прозрачные шлифы, получаемые при микроскопических исследованиях осадочных пород, обнаружили остатки бактерий. Осадочные железные и марганцевые руды, бокситы, фосфориты, глинистые морские и пресноводные отложения включают массу бактерий.

По ископаемым остаткам палеонтологи восстанавливают внешний вид и строение организмов такими, какими они были при жизни.

Эры и периоды. Историю Земли и жизни на ней ученые разбивают на определенные промежутки времени - эры, которые подразделяются на периоды. Смена эр и периодов происходила в результате больших изменений в органическом мире. Продолжительность эр и периодов узнают определением количеств продуктов распада радиоактивных элементов, который идет при любых внешних условиях с постоянной скоростью. Например, ученые высчитали, что за каждые 100 млн. лет от кг урана остается 985 г и образуется 13 г свинца и 2 г гелия. Узнав, сколько свинца и гелия содержит взятая проба, подсчитывают, какое время ушло на их образование, т.е. каков геологический возраст горной породы.

В истории Земли различают следующие эры: кайнозойскую - новую, мезозойскую - среднюю, палеозойскую - древнюю протерозойскую - ранней жизни и архейскую - начало 6 развития Земли. Названия эр происходят от греческих слов.

Наименования периодов даны в большинстве случаев по названию местности, где впервые обнаружили характерные для них ископаемые остатки.

Смена фаун и флор на Земле. Преемственность в развитии фауны и флоры любой области многократно нарушалась горообразовательными процессами, наступлениями и отступлениями моря. Допустим, море заняло участок суши, а затем отступило, и суша снова образовалась на этом месте.

Ее фауна и флора уже не могут быть "Представлены видами, являющимися непосредственными потомками тех видов, которые населяли прежнюю сушу.

Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. В самых древних пластах заключены остатки представителей лишь типов беспозвоночных, а в более поздних пластах - остатки представителей типа хордовых. Позже появились на Земле классы позвоночных. В более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других - филогенетические ряды.

Ископаемые переходные формы. Среди ископаемых организмов были открыты, как и у современных, переходные формы.

В древнейших пластах земной коры (палеозойской эры) были найдены остатки вымерших земноводных плоскоголовых - стегоцефалов. В строении их скелета наряду с признаками земноводных (строение конечностей и наружный вид) можно отметить признаки рыб - двояковогнутые позвонки, наличие спинной струны, как у современных осетровых. В коже стегоцефалов были сильно развитые окостенения, подобные чешуе рыб. Вместе с тем у поздних стегоцефалов уже наметился шейный отдел позвоночника - признак пресмыкающихся.

Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса в сланцах юрского периода мезозойской эры. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев и общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слаборазвитая грудная кость без киля, гибкий позвоночник и хвостовые позвонки.

В силурийском периоде появились и широко распространились в следующем, девонском периоде псилофиты. Это были небольшие травянистые и деревянистые растения, произрастающие по берегам морей. У них имелся разветвленный стебель, покрытый щетинками, подземная часть которого напоминала корневище с ризоидами. Корней еще не было. Стебель уже был дифференцирован на ткани: проводящие, покровные и механические; кожица имела устьица, обеспечивавшие газообмен и испарение воды. Псилофиты произошли от зеленых водорослей и являлись переходными формами от низших, бессосудистых споровых к высшим споровым - сосудистым растениям: плауновым, хвощовым и папоротниковым. Вместе с тем псилофиты были переходными от водных к наземным растениям. Филогенетические ряды. Ряд видов, последовательно и явно переходящих друг в друга и сменяющих один другой, называется филогенетическим. Палеонтологам удалось восстановить филогенетические ряды некоторых копытных, хищных, китообразных, моллюсков и др.

Русский ученый В.О. Ковалевский на основании палеонтологических находок восстановил историю лошади. Наиболее древний ее предок (начало палеогена) - эогиппус был ростом не больше лисицы, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними и бугорчатыми зубами травоядного типа. Жил он в местностях с теплым и влажным климатом, среди высоких трав и кустарников, передвигался скачками. К концу неогена растительность стала более сухой и грубой; в открытых степных пространствах спасение от врагов можно было найти в быстром беге, так как других средств защиты у этих животных не было. Естественный отбор проходил в направлении удлинения ног и сокращения поверхности опоры - уменьшения количества пальцев, достигающих почвы, упрочения позвоночника, что способствовало быстрому бегу, и образования складчатых зубов. В результате произошла полная перестройка организма этих животных. Несмотря на огромную неполноту палеонтологической летописи, на что указывал еще Дарвин, общая картина развития жизни на Земле представляется ясно. По мере перехода от более древних земных слоев к новым наблюдается постепенное повышение организации животных или растений, постепенное приближение фаун и флор к современным.

Список литературы

1. Азимов А. Краткая история биологии. М., 1997.

2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М., 2000.

3. Либберт Э. Общая биология. М., 1978

4. Льоцци М. История физики. М., 2001.

5. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М., 1999.

6. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М., 1993.

Страницы: 1, 2