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Prove dell'evoluzione della fauna selvatica

In diversi campi della biologia, anche prima di Charles Darwin e dopo la pubblicazione della sua teoria dell'evoluzione, si ottennero tutta una serie di prove a sostegno di tale teoria. Questa prova si chiama prove dell'evoluzione. Le più spesso citate sono prove paleontologiche, biogeografiche, embriologiche comparative, anatomiche comparative e biochimiche comparative dell'evoluzione, sebbene i dati tassonomici, così come la selezione di piante e animali, non possano essere ignorati.

Evidenze paleontologiche basato sullo studio dei resti fossili di organismi. Questi includono non solo organismi ben conservati congelati nel ghiaccio o racchiusi nell'ambra, ma anche "mummie" scoperte in torbiere acide, nonché resti di organismi e fossili conservati nelle rocce sedimentarie. La presenza nelle rocce antiche di organismi più semplici rispetto agli strati successivi, e il fatto che le specie trovate ad un livello scompaiono ad un altro, è considerata una delle prove più significative dell'evoluzione e si spiega con la comparsa e l'estinzione di specie in epoche corrispondenti a causa al cambiamento delle condizioni ambiente.

Nonostante finora siano stati scoperti pochi resti fossili e molti frammenti manchino dalla documentazione fossile a causa della bassa probabilità di conservazione dei resti organici, sono state ancora trovate forme di organismi che presentano segni di gruppi evolutivamente più antichi e più giovani di organismi. Tali forme di organismi sono chiamate forme transitorie. Rappresentanti di spicco delle forme transitorie, che illustrano la transizione dai pesci ai vertebrati terrestri, sono i pesci con pinne lobate e gli stegocefali, e l'Archaeopteryx occupa un certo posto tra rettili e uccelli.

Vengono chiamate file di forme fossili che sono costantemente collegate tra loro nel processo di evoluzione non solo da caratteristiche strutturali generali ma anche particolari serie filogenetiche. Possono essere rappresentati da resti fossili provenienti da diversi continenti, e pretendono di essere più o meno completi, ma il loro studio è impossibile senza il confronto con forme viventi per dimostrare la progressione del processo evolutivo. Un classico esempio di serie filogenetica è l'evoluzione degli antenati del cavallo, studiata dal fondatore della paleontologia evolutiva V. O. Kovalevsky (Fig. 6.3).

Evidenze biogeografiche. Biogeografia come la scienza studia i modelli di distribuzione e distribuzione di specie, generi e altri gruppi di organismi viventi, nonché le loro comunità, sulla superficie del nostro pianeta.

L'assenza in qualsiasi parte della superficie terrestre di specie di organismi che si adattano a tale habitat e che attecchiscono bene se importati artificialmente, come i conigli in Australia, così come la presenza di forme simili di organismi in parti del territorio situate a distanze considerevoli l'una dall'altra indicano, prima di tutto, che l'aspetto della Terra non è sempre stato così, e che le trasformazioni geologiche, in particolare la deriva dei continenti, la formazione delle montagne, l'innalzamento e l'abbassamento del livello dell'Oceano Mondiale influenzano l’evoluzione degli organismi. Ad esempio, nelle zone tropicali del Sud America, in Sud Africa e in Australia, esistono quattro specie simili di dipnoi, mentre gli habitat di cammelli e lama appartenenti allo stesso ordine si trovano nel Nord Africa, in gran parte dell'Asia e in Sud America. Studi paleontologici hanno dimostrato che cammelli e lama discendono da un antenato comune che un tempo viveva in Nord America, per poi diffondersi in Asia attraverso l'istmo preesistente presso il sito dello stretto di Bering, e anche attraverso l'istmo di Panama fino al Sud America. Successivamente, tutti i rappresentanti di questa famiglia nelle regioni intermedie si estinsero e nelle regioni regionali si formarono nuove specie nel processo di evoluzione. La precedente separazione dell'Australia dalle altre masse terrestri ha permesso la formazione di una flora e di una fauna completamente speciali, in cui sono state preservate forme di mammiferi come i monotremi: l'ornitorinco e l'echidna.

Dal punto di vista biogeografico si può spiegare anche la diversità dei fringuelli di Darwin delle isole Galapagos, che distano 1200 km dalla costa del Sud America e sono di origine vulcanica. A quanto pare, una volta volarono o furono introdotti loro rappresentanti dell'unica specie di fringuelli dell'Ecuador e poi, mentre si moltiplicavano, alcuni individui si stabilirono nelle isole rimanenti. Al centrale grandi isole la lotta per l'esistenza (cibo, siti di nidificazione, ecc.) era la più acuta, e quindi leggermente diversa l'una dall'altra segni esterni specie che consumano vari alimenti (semi, frutti, nettare, insetti, ecc.).

Influenzato lo spread vari gruppi organismi e cambiamenti nelle condizioni climatiche sulla Terra, che hanno contribuito alla prosperità di alcuni gruppi e all’estinzione di altri. Vengono chiamate singole specie o gruppi di organismi sopravvissuti da flore e faune precedentemente diffuse reliquie. Questi includono ginkgo, sequoia, albero dei tulipani, celacanto di pesce con pinne lobate, ecc. In un senso più ampio, vengono chiamate specie di piante e animali che vivono in aree limitate del territorio o aree acquatiche endemico O endemico. Ad esempio, tutti i rappresentanti della flora e della fauna indigene dell'Australia sono endemici e nella flora e nella fauna del Lago Baikal fino al 75% di essi sono endemici.

Evidenze anatomiche comparative.

Lo studio dell'anatomia di gruppi imparentati di animali e piante fornisce prove convincenti della somiglianza nella struttura dei loro organi. Nonostante il fatto che i fattori ambientali lascino sicuramente il segno sulla struttura degli organi, nelle angiosperme, con tutta la loro sorprendente diversità, i fiori hanno sepali, petali, stami e pistilli, e nei vertebrati terrestri l'arto è costruito secondo un disegno a cinque dita piano. Organi che hanno una struttura simile, occupano la stessa posizione nel corpo e si sviluppano dagli stessi rudimenti organismi correlati, ma vengono chiamate l'esecuzione di funzioni diverse omologo(Fig. 6.4). Così gli ossicini uditivi (martello, incudine e staffa) sono omologhi agli archi branchiali dei pesci, le ghiandole velenose dei serpenti sono ghiandole salivari altri vertebrati, le ghiandole mammarie dei mammiferi - le ghiandole sudoripare, le pinne delle foche e dei cetacei - le ali degli uccelli, gli arti dei cavalli e delle talpe.

Molto probabilmente gli organi che non hanno funzionato per molto tempo si trasformano in vestigiale (rudimenti)- strutture sottosviluppate rispetto alle forme ancestrali e che hanno perso il loro significato di base. Questi includono il perone negli uccelli, gli occhi nelle talpe e nei ratti talpa, i capelli, il coccige e l'appendice negli esseri umani, ecc.

I singoli individui, tuttavia, possono mostrare caratteristiche assenti in una determinata specie, ma presenti in antenati lontani. atavismi, per esempio, la tridattilia nei cavalli moderni, lo sviluppo di ulteriori paia di ghiandole mammarie, coda e peli in tutto il corpo umano.

Se gli organi omologhi sono una prova a favore della parentela degli organismi e della divergenza nel processo di evoluzione, allora organismi simili- strutture simili in organismi di gruppi diversi che svolgono le stesse funzioni, al contrario, sono esempi di convergenza

(convergenzaè chiamato lo sviluppo generalmente indipendente di caratteristiche simili in diversi gruppi di organismi esistenti nelle stesse condizioni) e confermano il fatto che l'ambiente lascia un'impronta significativa sull'organismo (Fig. 6.5). Analoghi sono le ali degli insetti e degli uccelli, gli occhi dei vertebrati e dei cefalopodi (calamari, polpi) e gli arti articolati degli artropodi e dei vertebrati terrestri.

Evidenze embriologiche comparative. Studiando lo sviluppo embrionale in rappresentanti di diversi gruppi di vertebrati, K. Baer ha scoperto la loro sorprendente unità strutturale, specialmente nelle prime fasi di sviluppo ( legge della somiglianza germinale). Successivamente formulò E. Haeckel legge biogenetica, secondo il quale l'ontogenesi è una breve ripetizione della filogenesi, cioè le fasi che un organismo attraversa nel processo del suo sviluppo individuale ripetono lo sviluppo storico del gruppo a cui appartiene.

Pertanto, nelle prime fasi di sviluppo, un embrione di vertebrato acquisisce caratteristiche strutturali caratteristiche dei pesci, quindi degli anfibi e, infine, del gruppo a cui appartiene. Questa trasformazione è spiegata dal fatto che ciascuna delle classi di cui sopra ha antenati comuni con rettili, uccelli e mammiferi moderni (Fig. 6.6).

Tuttavia, la legge biogenetica presenta una serie di limiti, e quindi lo scienziato russo A. N. Severtsov ha limitato significativamente la portata della sua applicazione ripetendo nell'ontogenesi esclusivamente le caratteristiche degli stadi embrionali di sviluppo delle forme ancestrali.

Evidenza biochimica comparativa. Lo sviluppo di metodi più accurati di analisi biochimica ha fornito agli scienziati evoluzionisti un nuovo gruppo di dati a favore dello sviluppo storico del mondo organico, poiché la presenza delle stesse sostanze in tutti gli organismi indica una possibile omologia biochimica, simile a quella livello di organi e tessuti. Studi biochimici comparativi della struttura primaria di proteine ​​così diffuse come il citocromo Con e l'emoglobina, così come gli acidi nucleici, in particolare l'rRNA, hanno dimostrato che molti di loro hanno quasi la stessa struttura e svolgono le stesse funzioni nei rappresentanti vari tipi, e quanto più stretta è la relazione, tanto maggiore è la somiglianza nella struttura delle sostanze oggetto di studio.

Pertanto, la teoria dell'evoluzione è confermata da una quantità significativa di dati provenienti da varie fonti, che indicano ancora una volta la sua affidabilità, ma cambierà e sarà ancora perfezionata, poiché molti aspetti della vita degli organismi rimangono fuori dal campo visivo dei ricercatori .

Risultati dell'evoluzione: adattabilità degli organismi al loro ambiente, diversità delle specie

Oltre alle caratteristiche generali caratteristiche dei rappresentanti di un particolare regno, le specie di organismi viventi sono caratterizzate da una sorprendente varietà di caratteristiche della struttura esterna ed interna, dell'attività vitale e persino del comportamento che sono apparsi e sono stati selezionati nel processo di evoluzione e garantiscono l'adattamento alle condizioni di vita. Tuttavia, non si deve presumere che, poiché gli uccelli e gli insetti hanno le ali, ciò sia dovuto all'azione diretta dell'aria, perché ci sono moltissimi insetti e uccelli senza ali. Gli adattamenti sopra menzionati sono stati selezionati attraverso un processo di selezione naturale dall'intero spettro di mutazioni disponibili.

Le piante epifite, che vivono non sul suolo, ma sugli alberi, si sono adattate ad assorbire l'umidità atmosferica con l'aiuto di radici senza peli radicali, ma con uno speciale tessuto igroscopico - Velamenozh. Alcune bromelie possono assorbire il vapore acqueo nell'atmosfera umida dei tropici utilizzando i peli delle foglie.

Le piante insettivore (drosera, acchiappamosche di Venere) che vivono su terreni dove l'azoto non è disponibile per un motivo o per l'altro, hanno sviluppato un meccanismo per attirare e assorbire piccoli animali, molto spesso insetti, che sono la fonte dell'elemento necessario per loro.

Per proteggersi dall'essere mangiate dagli erbivori, molte piante che conducono uno stile di vita attaccato hanno sviluppato mezzi di difesa passivi, come le spine (biancospino), le spine (rosa), i peli urticanti (ortica) e l'accumulo di cristalli di ossalato di calcio (acetosella). ) biologicamente sostanze attive nei tessuti (caffè, biancospino), ecc. In alcuni di essi anche i semi dei frutti acerbi sono circondati da cellule pietrose che impediscono ai parassiti di raggiungerli, e solo in autunno avviene il processo di dewooding, che consente ai semi di entrare nel terreno e germinare (pera).

Anche l’ambiente ha un influsso formativo sugli animali. Pertanto, molti pesci e mammiferi acquatici hanno una forma corporea snella, che rende loro più facile muoversi attraverso il suo spessore. Tuttavia, non si dovrebbe presumere che l'acqua influenzi direttamente la forma del corpo, semplicemente nel processo di evoluzione gli animali che possedevano questa caratteristica si sono rivelati i più adattati ad esso;

Il corpo delle balene e dei delfini non è ricoperto di pelo, mentre il relativo gruppo di pinnipedi ha un pelo più o meno ridotto, poiché, a differenza dei primi, trascorrono parte del loro tempo sulla terraferma, dove senza lana la loro pelle verrebbe immediatamente diventare ghiacciato.

Il corpo della maggior parte dei pesci è ricoperto di squame, che sul lato inferiore sono di colore più chiaro che su quello superiore, per cui questi animali sono difficilmente visibili dall'alto come nemici naturali sullo sfondo del fondo, e dal basso - sullo sfondo sfondo del cielo. Viene chiamata la colorazione che rende gli animali invisibili ai loro nemici o prede condiscendente.È molto diffuso in natura. Un esempio lampante di tale colorazione è la colorazione della parte inferiore delle ali della farfalla callima, che, sedendosi su un ramo e piegando insieme le ali, risulta somigliare a una foglia secca. Altri insetti, come gli insetti stecco, si mimetizzano come ramoscelli di piante.

Anche la colorazione maculata o striata ha un significato adattivo, poiché sullo sfondo del suolo uccelli come quaglie o edredoni non sono visibili nemmeno a distanza ravvicinata. Anche le uova maculate degli uccelli che nidificano sul terreno sono invisibili.

La colorazione degli animali non è sempre costante come quella della zebra; ad esempio, la passera e il camaleonte sono in grado di cambiarla a seconda della natura del luogo in cui si trovano. I cuculi, deponendo le loro uova nei nidi di vari uccelli, possono variare il colore del loro guscio in modo tale che i “proprietari” del nido non si accorgano delle differenze tra questo e le proprie uova.

La colorazione degli animali non li rende sempre invisibili: molti di loro attirano semplicemente l'attenzione, il che dovrebbe avvisare del pericolo. La maggior parte di questi insetti e rettili sono velenosi in un modo o nell'altro, come una coccinella o una vespa, quindi un predatore, avendo sperimentato malessere dopo aver mangiato un oggetto del genere, lo evita. Tuttavia, colorazione di avvertimento non è universale, poiché alcuni uccelli si sono adattati a nutrirsene (poiana).

Le maggiori possibilità di sopravvivenza negli individui con colorazione di avvertimento hanno contribuito alla sua comparsa in rappresentanti di altre specie senza ragioni adeguate. Questo fenomeno si chiama mimica. Pertanto, i bruchi non velenosi di alcune specie di farfalle imitano quelli velenosi e le coccinelle imitano uno dei tipi di scarafaggi. Tuttavia, gli uccelli possono imparare rapidamente a distinguere gli organismi velenosi da quelli non velenosi e a consumare questi ultimi, evitando gli individui che fungevano da modelli.

In alcuni casi, si può osservare anche il fenomeno opposto: gli animali predatori imitano a colori animali innocui, il che consente loro di avvicinarsi alla vittima a distanza ravvicinata e quindi attaccare (bavosa dai denti a sciabola).

La protezione di molte specie è fornita anche dal comportamento adattivo, che è associato alla conservazione del cibo per l'inverno, alla cura della prole, al congelamento sul posto o, al contrario, all'adozione di una posa minacciosa. Pertanto, i castori di fiume preparano diversi metri cubi di rami, parti di tronchi e altre cose per l'inverno. cibo vegetale, allagandolo nell'acqua vicino alle “capanne”.

La cura della prole è caratteristica principalmente dei mammiferi e degli uccelli, tuttavia si trova anche nei rappresentanti di altre classi di cordati. Ad esempio, è noto il comportamento aggressivo degli spinarelli maschi, che allontanano tutti i nemici dal nido in cui si trovano le uova. Le rane artigliate maschi avvolgono le uova attorno alle zampe e le trasportano finché i girini non si schiudono.

Anche alcuni insetti sono in grado di fornire alla loro prole un habitat più favorevole. Ad esempio, le api nutrono le loro larve e le giovani api inizialmente “lavorano” solo nell'alveare. Le formiche muovono le loro pupe su e giù nel formicaio, a seconda della temperatura e dell'umidità, e quando c'è pericolo di inondazioni, generalmente le portano con sé. Gli scarabei preparano palline speciali con i rifiuti animali per le loro larve.

Quando minacciati di attacco, molti insetti si congelano sul posto e assumono la forma di bastoncini, ramoscelli e foglie secchi. Le vipere, al contrario, si alzano e gonfiano il cappuccio, mentre il serpente a sonagli emette un suono speciale con un sonaglio situato all'estremità della coda.

Gli adattamenti comportamentali sono integrati da quelli fisiologici legati alle caratteristiche dell'habitat. Pertanto, una persona è in grado di rimanere sott'acqua senza attrezzatura subacquea solo per pochi minuti, dopo di che può perdere conoscenza e morire a causa della mancanza di ossigeno, e le balene non emergono per un periodo piuttosto lungo. Il loro volume polmonare non è troppo grande, ma ci sono altri adattamenti fisiologici, ad esempio nei muscoli c'è un'alta concentrazione del pigmento respiratorio: la mioglobina, che, per così dire, immagazzina ossigeno e lo rilascia durante l'immersione. Inoltre, le balene hanno una formazione speciale: una "rete meravigliosa", che consente l'utilizzo dell'ossigeno anche dal sangue venoso.

Gli animali che vivono in habitat caldi, come i deserti, sono costantemente a rischio di surriscaldamento e di perdita di umidità in eccesso. Pertanto, la volpe Fennec è estremamente grande orecchie consentendo l'emissione di calore. Gli anfibi delle regioni desertiche, per evitare la perdita di umidità attraverso la pelle, sono costretti a passare a uno stile di vita notturno, quando l'umidità aumenta e appare la rugiada.

Gli uccelli che hanno dominato l'habitat aereo, oltre agli adattamenti anatomici e morfologici per il volo, hanno anche importanti caratteristiche fisiologiche. Ad esempio, a causa del fatto che il movimento nell'aria richiede un dispendio energetico estremamente elevato, questo gruppo di vertebrati è caratterizzato da un elevato tasso metabolico e i prodotti metabolici escreti vengono immediatamente eliminati, il che aiuta a ridurre la densità specifica del corpo.

Gli adattamenti all'ambiente, nonostante tutta la loro perfezione, sono relativi. Pertanto, alcune specie di euforbia producono alcaloidi velenosi per la maggior parte degli animali, ma i bruchi di una specie di farfalla - le danaidi - non solo si nutrono di tessuti di euforbia, ma accumulano anche questi alcaloidi, diventando immangiabili per gli uccelli.

Inoltre, gli adattamenti sono utili solo in un particolare ambiente e sono inutili in un altro ambiente. Ad esempio, un raro e grande predatore, la tigre di Ussuri, come tutti i gatti, ha cuscinetti morbidi sulle zampe e artigli affilati retrattili, denti affilati, visione eccellente anche al buio, udito acuto e muscoli forti, che gli permettono di individuare una preda, avvicinarsi di soppiatto inosservato e tendere un'imboscata. Tuttavia il suo colore striato la mimetizza solo in primavera, estate e autunno, mentre nella neve diventa ben visibile e la tigre non può contare che su un attacco fulmineo.

Le infiorescenze di fico, che producono frutti pregiati, hanno una struttura così specifica che vengono impollinate solo da vespe blastofagie, e quindi, una volta introdotte in coltura, non hanno dato frutti per molto tempo. Solo lo sviluppo di varietà partenocarpiche di fichi (che formano frutti senza fecondazione) potrebbe salvare la situazione.

Nonostante siano stati descritti esempi di speciazione in periodi di tempo molto brevi, come nel caso del sonaglio nei prati caucasici, che, a causa dello sfalcio regolare, si è inizialmente diviso in due popolazioni: a fioritura e fruttificazione precoce e a fioritura tardiva, infatti la microevoluzione richiede molto probabilmente periodi molto più lunghi - molti secoli, perché l'umanità, i cui diversi gruppi sono stati separati tra loro per migliaia di anni, tuttavia non è mai stata divisa in tipi diversi. Tuttavia, poiché l’evoluzione ha un tempo praticamente illimitato, nell’arco di centinaia di milioni e miliardi di anni, sulla Terra hanno già vissuto diversi miliardi di specie, la maggior parte che si sono estinti, e quelli che sono arrivati ​​fino a noi sono tappe qualitative di questo processo in corso.

Secondo i dati moderni, sulla Terra esistono oltre 2 milioni di specie di organismi viventi, la maggior parte dei quali (circa 1,5 milioni di specie) appartengono al regno animale, circa 400mila al regno vegetale, oltre 100mila al regno dei funghi, e riposo - ai batteri.

Tale sorprendente diversità è il risultato della divergenza (divergenza) delle specie secondo varie caratteristiche morfologiche, fisiologiche-biochimiche, ecologiche, genetiche e riproduttive. Ad esempio, uno dei generi più grandi di piante appartenenti alla famiglia delle Orchidaceae, il Dendrobium, comprende oltre 1.400 specie e il genere dei coleotteri comprende oltre 1.600 specie.

La classificazione degli organismi è un compito della tassonomia, che da 2mila anni cerca di costruire non solo una gerarchia armoniosa, ma un sistema “naturale” che riflette il grado di parentela degli organismi. Tuttavia, tutti i tentativi in ​​tal senso non sono stati ancora coronati da successo, poiché in numerosi casi, nel processo di evoluzione, è stata osservata non solo la divergenza dei caratteri, ma anche la convergenza (convergenza), a seguito della quale in molto In gruppi distanti gli organi acquisirono somiglianze, come gli occhi dei cefalopodi e gli occhi dei mammiferi.

6.4. Macroevoluzione. Direzioni e percorsi dell'evoluzione (A.N. Severtsov, I.I. Shmalgauzen). Progresso e regressione biologica, aromorfosi, idioadattamento, degenerazione. Cause del progresso e della regressione biologica. Ipotesi sull'origine della vita sulla Terra. Evoluzione del mondo organico. Aromorfosi fondamentali nell'evoluzione delle piante e degli animali.

Macroevoluzione

La formazione di una specie segna un nuovo ciclo del processo evolutivo, poiché gli individui di questa specie, essendo più adattati alle condizioni ambientali rispetto agli individui della specie madre, si stabiliscono gradualmente in nuovi territori e la mutagenesi, le ondate di popolazione, l'isolamento e la selezione naturale giocano il loro ruolo creativo nelle sue popolazioni. Con il passare del tempo, queste popolazioni danno origine a nuove specie che, a causa dell'isolamento genetico, hanno molte più somiglianze tra loro che con le specie del genere da cui si è ramificata la specie madre, e così nasce un nuovo genere, poi un nuovo famiglia, ordine ( ordine), classe, ecc. L'insieme dei processi evolutivi che portano all'emergere di taxa sopraspecifici (generi, famiglie, ordini, classi, ecc.) è chiamato macroevoluzione. I processi macroevolutivi, per così dire, generalizzano i cambiamenti microevolutivi che si verificano in un lungo periodo di tempo, identificando le principali tendenze, direzioni e modelli di evoluzione del mondo organico, che non sono osservabili a un livello inferiore. Finora non sono stati identificati meccanismi specifici di macroevoluzione, quindi si ritiene che si svolga solo attraverso processi microevolutivi, tuttavia questa posizione è costantemente soggetta a critiche fondate.

L'emergere di un complesso sistema gerarchico del mondo organico è in gran parte il risultato del tasso di evoluzione disuguale di vari gruppi di organismi. Pertanto, il già citato ginkgo biloba è stato, per così dire, "conservato" per migliaia di anni, mentre i pini che gli sono abbastanza vicini sono cambiati in modo significativo durante questo periodo.

Direzioni e percorsi dell'evoluzione (A. N. Severtsov, I. I. Shmalgauzen). Progresso e regressione biologica, aromorfosi, idioadattamento, degenerazione

Analizzando la storia del mondo organico, si può notare che in certi periodi di tempo dominavano alcuni gruppi di organismi, che poi declinarono o scomparvero del tutto. Si possono quindi distinguere tre linee principali direzioni di evoluzione: progresso biologico, regressione biologica e stabilizzazione biologica. Un contributo significativo allo sviluppo della dottrina delle direzioni e dei percorsi dell'evoluzione è stato dato dagli evoluzionisti russi A. N. Severtsov e I. I. Shmalgauzen.

Progresso biologico associato alla prosperità biologica del gruppo nel suo insieme e ne caratterizza il successo evolutivo. Riflette lo sviluppo naturale della natura vivente dal semplice al complesso, da un grado di organizzazione inferiore a uno superiore. Secondo A.N. Severtsov, i criteri per il progresso biologico sono l'aumento del numero di individui di un dato gruppo, l'espansione del suo areale, nonché l'emergere e lo sviluppo di gruppi di rango inferiore all'interno della sua composizione (trasformazione di una specie in un genere, un genere in una famiglia, ecc.). Attualmente si osserva progresso biologico nelle angiosperme, negli insetti, nei pesci ossei e nei mammiferi.

Secondo A.N. Severtsov, il progresso biologico può essere ottenuto come risultato di alcune trasformazioni morfofisiologiche degli organismi e ha identificato tre principali modalità di raggiungimento: arogenesi, allogenesi e catagenesi (Fig. 6.7).

Arogenesi, o progresso morfofisiologico, è associato ad una significativa espansione della gamma di un dato gruppo di organismi dovuta all'acquisizione di grandi cambiamenti strutturali - aromorfosi.

Aromorfosi chiamata una trasformazione evolutiva della struttura e delle funzioni di un organismo, che aumenta il suo livello di organizzazione e apre nuove opportunità di adattamento alle varie condizioni di esistenza.

Esempi di aromorfosi sono l'emergere di una cellula eucariotica, la multicellularità, la comparsa del cuore nei pesci e la sua divisione partizione completa negli uccelli e nei mammiferi, la formazione dei fiori nelle angiosperme, ecc.

Allogenesi, A differenza dell'arogenesi, non è accompagnata da un ampliamento dell'areale, tuttavia, all'interno di quello antico, sorge una significativa diversità di forme che presentano particolari adattamenti all'ambiente: idioadattamenti.

Adattamento idiomatico- questo è un piccolo adattamento morfofisiologico a particolari condizioni ambientali, utile nella lotta per l'esistenza, ma non cambia il livello di organizzazione. Questi cambiamenti sono illustrati dalla colorazione protettiva degli animali, dalla varietà dell'apparato boccale degli insetti, dalle spine delle piante, ecc. Un esempio altrettanto riuscito sono i fringuelli di Darwin, specializzati in vari tipi di cibo, in cui le trasformazioni hanno interessato prima il becco, poi altre parti del corpo: piumaggio, coda e così via.

Per quanto paradossale possa sembrare, la semplificazione dell'organizzazione può portare al progresso biologico. Questo percorso si chiama catagenesi.

Degenerazione- questa è la semplificazione degli organismi nel processo di evoluzione, che è accompagnata dalla perdita di alcune funzioni o organi.

La fase del progresso biologico è sostituita da una fase stabilizzazione biologica, la cui essenza è preservare le caratteristiche di una data specie come le più favorevoli in un dato microambiente. Secondo I. I. Shmalhausen, “non significa la cessazione dell’evoluzione, al contrario, significa la massima coerenza dell’organismo con i cambiamenti nell’ambiente”. I “fossili viventi” di celacanto, gingko, ecc. sono in fase di stabilizzazione biologica.

L'antipode del progresso biologico è regressione biologica- declino evolutivo di un dato gruppo a causa dell'incapacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali. Si manifesta con una diminuzione del numero della popolazione, un restringimento degli areali e una diminuzione del numero di gruppi di rango inferiore all'interno di un taxon superiore. Un gruppo di organismi che si trova in uno stato di regressione biologica è minacciato di estinzione. Nella storia del mondo organico si possono vedere molti esempi di questo fenomeno, e attualmente la regressione è caratteristica di alcune felci, anfibi e rettili. Con l'avvento dell'uomo la regressione biologica è spesso dovuta alle sue attività economiche.

Le direzioni e i percorsi di evoluzione del mondo organico non si escludono a vicenda, cioè la comparsa di aromorfosi non significa che non possano più verificarsi idioadattamento o degenerazione. Al contrario, secondo quanto sviluppato da A. N. Severtsov e I. I. Shmalgauzen regola del cambiamento di fase, varie direzioni del processo evolutivo e modi per raggiungere il progresso biologico si sostituiscono naturalmente a vicenda. Nel corso dell'evoluzione, questi percorsi si combinano: aromorfosi abbastanza rare trasferiscono un gruppo di organismi a un livello di organizzazione qualitativamente nuovo, e successivamente storico lo sviluppo è in corso lungo il percorso dell'idioadattamento o della degenerazione, garantendo l'adattamento a specifiche condizioni ambientali.

Cause del progresso e della regressione biologica

Nel processo di evoluzione, l'asticella della selezione naturale viene superata e, di conseguenza, progrediscono solo quei gruppi di organismi in cui la variabilità ereditaria crea un numero sufficiente di combinazioni in grado di garantire la sopravvivenza del gruppo nel suo insieme.

Quei gruppi che per qualche motivo non dispongono di tale riserva sono, nella maggior parte dei casi, condannati all'estinzione. Ciò è spesso dovuto alla bassa pressione selettiva nelle fasi precedenti del processo evolutivo, che ha portato a una ristretta specializzazione del gruppo o addirittura a fenomeni degenerativi. La conseguenza di ciò è l’incapacità di adattarsi alle nuove condizioni ambientali quando si verificano cambiamenti improvvisi. Un esempio lampante di ciò è la morte improvvisa dei dinosauri dovuta alla caduta di un gigantesco corpo celeste sulla Terra 65 milioni di anni fa, che provocò un terremoto, l'innalzamento di milioni di tonnellate di polvere nell'aria, una forte ondata di freddo, e la morte della maggior parte delle piante e degli animali erbivori. Allo stesso tempo, gli antenati dei mammiferi moderni, non avendo preferenze ristrette per le fonti di cibo ed essendo a sangue caldo, furono in grado di sopravvivere a queste condizioni e occupare una posizione dominante sul pianeta.

Ipotesi sull'origine della vita sulla Terra

Di tutta la gamma di ipotesi sulla formazione della Terra, il maggior numero di fatti testimonia a favore della teoria del “Big Bang”. Dato che questa ipotesi scientifica si basa principalmente su calcoli teorici, il Large Hadron Collider, costruito presso il Centro europeo di ricerca nucleare vicino a Ginevra (Svizzera), è chiamato a confermarla sperimentalmente. Secondo la teoria del Big Bang, la Terra si è formata oltre 4,5 miliardi di anni fa insieme al Sole e ad altri pianeti del sistema solare a seguito della condensazione di una nube di gas e polvere. La diminuzione della temperatura del pianeta e la migrazione degli elementi chimici su di esso hanno contribuito alla sua stratificazione nel nucleo, nel mantello e nella crosta, e alla successiva processi geologici(movimento delle placche tettoniche, attività vulcanica, ecc.) hanno causato la formazione dell'atmosfera e dell'idrosfera.

Anche la vita esiste sulla Terra da moltissimo tempo, come dimostrano i resti fossili di vari organismi nelle rocce, ma le teorie fisiche non possono rispondere alla questione del tempo e delle ragioni della sua comparsa. Esistono due punti di vista opposti sull'origine della vita sulla Terra: le teorie dell'abiogenesi e della biogenesi. Teorie dell'abiogenesi affermare la possibilità dell'origine degli esseri viventi da esseri non viventi. Questi includono il creazionismo, l'ipotesi della generazione spontanea e la teoria dell'evoluzione biochimica di A.I.

Posizione fondamentale creazionismo la creazione del mondo era un certo essere soprannaturale (Creatore), che si riflette nei miti dei popoli del mondo e nei culti religiosi, ma l'età del pianeta e la vita su di esso supera di gran lunga le date indicate in queste fonti, e ci sono molte incoerenze in essi.

Fondatore teorie della generazione spontanea La vita è considerata l'antico scienziato greco Aristotele, il quale sosteneva che è possibile che nuove creature appaiano più volte, ad esempio lombrichi dalle pozzanghere e vermi e mosche dalla carne marcia. Tuttavia, queste opinioni furono confutate nei secoli XVII-XIX dagli audaci esperimenti di F. Redi e JI. Pasteur.

Il medico italiano Francesco Redi nel 1688 mise pezzi di carne in vasi e li sigillò ermeticamente, ma in essi non apparvero vermi, mentre apparivano in vasi aperti. Per confutare la convinzione prevalente che il principio vitale fosse contenuto nell'aria, ripeté i suoi esperimenti, ma non sigillò i vasi, ma li coprì con diversi strati di mussola, e ancora una volta la vita non apparve. Nonostante i dati convincenti ottenuti da F. Redi, le ricerche di A. van Leeuwenhoek fornirono nuovi spunti alla discussione sul “principio vitale”, che continuò per tutto il secolo successivo.

Un altro ricercatore italiano, Lazzaro Spallanzani, modificò gli esperimenti di F. Redi nel 1765 facendo bollire per diverse ore decotti di carne e verdure e sigillandoli. Dopo diversi giorni, anche lì non trovò alcun segno di vita e concluse che gli esseri viventi possono nascere solo da esseri viventi.

Il colpo finale alla teoria della generazione spontanea venne dal grande microbiologo francese Louis Pasteur nel 1860, quando mise del brodo bollito in una fiasca con collo a S e non riuscì a ottenere alcun germe. Sembrerebbe che questa fosse una prova a favore delle teorie della biogenesi, ma rimase domanda aperta su come è nato il primo organismo.

Il biochimico sovietico A.I. Oparin cercò di rispondere, giungendo alla conclusione che la composizione dell'atmosfera terrestre nelle prime fasi della sua esistenza era completamente diversa da quella dei nostri tempi. Molto probabilmente consisteva di ammoniaca, metano, anidride carbonica e vapore acqueo, ma non conteneva ossigeno libero. Sotto l'influenza di scariche elettriche ad alta potenza e ad alte temperature, in esso potevano essere sintetizzati i composti organici più semplici, il che fu confermato dagli esperimenti di S. Miller e G. Urey nel 1953, che ottennero diversi amminoacidi dai suddetti- composti menzionati, carboidrati semplici, adenina, urea, nonché gli acidi grassi più semplici, acido formico e acetico.

Tuttavia, la sintesi delle sostanze organiche non significa ancora l'emergere della vita, quindi A.I ipotesi di evoluzione biochimica, secondo il quale varie sostanze organiche si sono formate e si sono combinate in molecole più grandi nelle acque poco profonde dei mari e degli oceani, dove le condizioni per la sintesi chimica e la polimerizzazione sono più favorevoli.

Alcune di queste sostanze formarono gradualmente complessi stabili in acqua - koa-cervati, O gocce di coacetato, simili a gocce di grasso nel brodo. Questi coacervati ricevevano varie sostanze dalla soluzione circostante, la quale subiva trasformazioni chimiche avvenute nelle gocce. Come le sostanze organiche, i coacervati stessi non erano esseri viventi, ma rappresentavano il passo successivo nella loro comparsa.

Quei coacervati che avevano un rapporto favorevole di sostanze nella loro composizione, in particolare proteine ​​e acidi nucleici, grazie alle proprietà catalitiche delle proteine ​​enzimatiche, col tempo acquisirono la capacità di riprodursi della propria specie e di effettuare reazioni metaboliche, mentre la struttura delle proteine ​​era codificati dagli acidi nucleici.

Tuttavia, oltre alla riproduzione, i sistemi viventi sono caratterizzati dalla dipendenza dall'approvvigionamento di energia dall'esterno. Questo problema è stato inizialmente risolto attraverso la decomposizione priva di ossigeno delle sostanze organiche provenienti dall'ambiente (a quel tempo non c'era ossigeno nell'atmosfera), cioè la nutrizione eterotrofa. Alcune delle sostanze organiche assorbite si sono rivelate in grado di accumulare l'energia della luce solare, come la clorofilla, che ha permesso a numerosi organismi di passare alla nutrizione autotrofa. Il rilascio di ossigeno nell'atmosfera durante la fotosintesi ha portato all'emergere di una respirazione dell'ossigeno più efficiente, alla formazione dello strato di ozono e, in definitiva, alla comparsa di organismi sulla terra.

Pertanto, il risultato dell'evoluzione chimica fu l'apparenza protobionti- organismi viventi primari, dai quali, a seguito dell'evoluzione biologica, hanno avuto origine tutte le specie attualmente esistenti.

La teoria dell'evoluzione biochimica nel nostro tempo è la più confermata, ma l'idea dei meccanismi specifici dell'origine della vita è cambiata. Ad esempio, si è scoperto che la formazione di sostanze organiche inizia nello spazio e le sostanze organiche svolgono un ruolo importante anche nella formazione stessa dei pianeti, garantendo l'adesione di piccole parti. La formazione di sostanze organiche avviene anche nelle viscere del pianeta: durante un'eruzione, un vulcano rilascia fino a 15 tonnellate di materia organica. Esistono altre ipotesi riguardanti i meccanismi di concentrazione delle sostanze organiche: congelamento della soluzione, assorbimento (legame) sulla superficie di alcuni composti minerali, azione di catalizzatori naturali, ecc.

L'emergere della vita sulla Terra è attualmente impossibile, poiché qualsiasi sostanza organica che si formasse spontaneamente in qualsiasi parte del pianeta verrebbe immediatamente ossidata dall'ossigeno libero nell'atmosfera o utilizzata da organismi eterotrofi. Ciò fu capito già nel 1871 da Charles Darwin.

Teorie della biogenesi negare l’origine spontanea della vita. Le principali sono l’ipotesi dello stato stazionario e l’ipotesi della panspermia. Il primo si basa sul fatto che la vita esiste da sempre, tuttavia sul nostro pianeta esistono rocce molto antiche in cui non vi sono tracce dell'attività del mondo organico.

Ipotesi della panspermia sostiene che gli embrioni della vita siano stati portati sulla Terra dallo spazio da alcuni alieni o dalla divina provvidenza. Questa ipotesi è supportata da due fatti: la necessità di tutti gli esseri viventi, cosa piuttosto rara sul pianeta, ma spesso presente nei meteoriti, del molibdeno, nonché la scoperta di organismi simili ai batteri sui meteoriti di Marte. Tuttavia, come sia nata la vita su altri pianeti rimane poco chiaro.

Aromorfosi fondamentali nell'evoluzione delle piante e degli animali

Gli organismi vegetali e animali, che rappresentano vari rami dell'evoluzione del mondo organico, nel processo di sviluppo storico hanno acquisito in modo indipendente alcune caratteristiche strutturali, che saranno descritte ulteriormente.

Nelle piante, i più importanti sono il passaggio da aploide a diploide, l'indipendenza dall'acqua durante il processo di fecondazione, il passaggio dalla fecondazione esterna a quella interna e il verificarsi della doppia fecondazione, la divisione del corpo in organi, lo sviluppo di il sistema di conduzione, la complicazione e il miglioramento dei tessuti, nonché la specializzazione dell'impollinazione con l'aiuto di insetti e la distribuzione di semi e frutti.

Il passaggio dall'aploidia alla diploidia ha reso le piante più resistenti ai fattori ambientali a causa di un ridotto rischio di mutazioni recessive. Apparentemente, questa trasformazione ha interessato gli antenati delle piante vascolari, che non includono le briofite, caratterizzate da una predominanza del gametofito nel ciclo vitale.

Le principali aromorfosi nell'evoluzione degli animali sono associate all'emergere della multicellularità e al crescente smembramento di tutti i sistemi di organi, all'emergere di uno scheletro forte, allo sviluppo del sistema nervoso centrale, nonché al comportamento sociale in vari gruppi di individui altamente organizzati animali, che diedero impulso al progresso umano.

Complicazione degli organismi viventi nel processo di evoluzione

La storia del mondo organico sulla Terra è studiata dai resti conservati, dalle impronte e da altre tracce dell'attività vitale degli organismi viventi. Lei è un soggetto scientifico paleontologia. Sulla base del fatto che i resti di diversi organismi si trovano in diversi strati rocciosi, è stata creata una scala geocronologica, secondo la quale la storia della Terra è stata suddivisa in determinati periodi di tempo: zone, ere, periodi e secoli (Tabella 6.1) .

Eone chiamato un ampio periodo di tempo nella storia geologica, che unisce diverse epoche. Attualmente si distinguono solo due zone: criptozoica (vita nascosta) e fanerozoica (vita manifesta). Era- questo è un periodo di tempo nella storia geologica, che è una divisione di un eone, che a sua volta unisce periodi. Nel Criptozoico ci sono due ere (Archeano e Proterozoico), mentre nel Fanerozoico ce ne sono tre (Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico).

Un ruolo importante nella creazione della scala geocronologica è stato svolto da fossili guida - resti di organismi che in certi periodi furono numerosi e ben conservati.

Sviluppo della vita nel criptozoico. L'Archeano e il Proterozoico costituiscono la maggior parte della storia della vita (periodo 4,6 miliardi di anni fa - 0,6 miliardi di anni fa), ma ci sono poche informazioni sulla vita durante quel periodo. I primi resti di sostanze organiche di origine biogenica risalgono a circa 3,8 miliardi di anni e gli organismi procarioti esistevano già 3,5 miliardi di anni fa. I primi procarioti facevano parte di ecosistemi specifici: tappetini cianobatterici, grazie all'attività dei quali si formavano specifiche stromatoliti ("tappeti di pietra") di rocce sedimentarie specifiche.

La comprensione della vita degli antichi ecosistemi procariotici è stata aiutata dalla scoperta dei loro analoghi moderni: le stromatoliti a Shark Bay in Australia e pellicole specifiche sulla superficie del suolo a Syvash Bay in Ucraina. Sulla superficie dei tappetini cianobatterici ci sono cianobatteri fotosintetici e sotto il loro strato ci sono batteri estremamente diversi di altri gruppi e archaea. Le sostanze minerali che si depositano sulla superficie del materassino e si formano a causa della sua attività vitale si depositano a strati (circa 0,3 mm all'anno). Ecosistemi così primitivi possono esistere solo in luoghi inabitabili per altri organismi, ed infatti entrambi gli habitat sopra menzionati sono caratterizzati da una salinità estremamente elevata.

Numerosi dati indicano che inizialmente la Terra aveva un'atmosfera rinnovabile, che includeva: diossido di carbonio, vapore acqueo, ossido di zolfo, nonché monossido di carbonio, idrogeno, idrogeno solforato, ammoniaca, metano, ecc. I primi organismi della Terra erano anaerobi, tuttavia, grazie alla fotosintesi dei cianobatteri, l'ossigeno libero veniva rilasciato nell'ambiente, che dapprima si associa rapidamente agli agenti riducenti nell'ambiente e solo dopo il legame di tutti gli agenti riducenti il ​​mezzo inizia ad acquisire proprietà ossidanti. Questa transizione è evidenziata dalla deposizione di forme ossidate di ferro: ematite e magnetite.

Circa 2 miliardi di anni fa, a seguito di processi geofisici, quasi tutto il ferro non legato nelle rocce sedimentarie si spostò nel nucleo del pianeta e l'ossigeno iniziò ad accumularsi nell'atmosfera a causa dell'assenza di questo elemento: la "rivoluzione dell'ossigeno" si è verificato. Fu un punto di svolta nella storia della Terra, che comportò non solo un cambiamento nella composizione dell'atmosfera e la formazione di uno schermo di ozono nell'atmosfera - il prerequisito principale per l'insediamento della terra, ma anche la composizione del rocce formatesi sulla superficie terrestre.

Un altro evento importante si è verificato nel Proterozoico: l'emergere degli eucarioti. Negli ultimi anni è stato possibile raccogliere prove convincenti a sostegno della teoria dell'origine endosimbiogenetica della cellula eucariotica - attraverso la simbiosi di diverse cellule procariotiche. Probabilmente, l'antenato "principale" degli eucarioti era l'archaea, che passò all'assorbimento delle particelle di cibo mediante fagocitosi. L'apparato ereditario si è spostato in profondità nella cellula, mantenendo tuttavia la sua connessione con la membrana a causa della transizione della membrana esterna della membrana nucleare emergente nelle membrane del reticolo endoplasmatico.

I batteri assorbiti dalla cellula non potevano essere digeriti, ma rimanevano vivi e continuavano a funzionare. Si ritiene che i mitocondri provengano da batteri viola che hanno perso la capacità di fotosintetizzare e sono passati all'ossidazione delle sostanze organiche. La simbiosi con altre cellule fotosintetiche ha portato alla comparsa di plastidi cellule vegetali. Probabilmente, i flagelli delle cellule eucariotiche sono nati a seguito della simbiosi con i batteri che, come le moderne spirochete, erano capaci di movimenti contorti. Inizialmente, l'apparato ereditario delle cellule eucariotiche era strutturato più o meno come quello dei procarioti, e solo successivamente, a causa della necessità di controllare una cellula grande e complessa, si formarono i cromosomi. I genomi dei simbionti intracellulari (mitocondri, plastidi e flagelli) conservavano generalmente l'organizzazione procariotica, ma la maggior parte delle loro funzioni venivano trasferite al genoma nucleare.

Le cellule eucariotiche si sono formate ripetutamente e indipendentemente l'una dall'altra. Ad esempio, le alghe rosse sono nate come risultato della simbiogenesi con i cianobatteri e le alghe verdi con batteri proclorofiti.

I restanti organelli a membrana singola e il nucleo della cellula eucariotica, secondo la teoria endomembrana, derivano da invaginazioni della membrana della cellula procariotica.

Il tempo esatto della comparsa degli eucarioti è sconosciuto, poiché già nei sedimenti di circa 3 miliardi di anni sono presenti impronte di cellule di dimensioni simili. Gli eucarioti sono sicuramente registrati in rocce di circa 1,5-2 miliardi di anni, ma solo dopo la rivoluzione dell'ossigeno (circa 1 miliardo di anni fa) si svilupparono condizioni favorevoli per loro.

Alla fine dell’era Proterozoica (almeno 1,5 miliardi di anni fa), esistevano già organismi eucarioti multicellulari. La multicellularità, come la cellula eucariotica, si è verificata ripetutamente in diversi gruppi di organismi.

Esistono opinioni diverse sull'origine degli animali multicellulari. Secondo alcuni dati, i loro antenati erano cellule multinucleate, simili a ciliate, che poi si dividevano in cellule mononucleari separate.

Altre ipotesi collegano l'origine degli animali multicellulari con la differenziazione delle cellule unicellulari coloniali. Le differenze tra loro riguardano l'origine degli strati cellulari nell'animale multicellulare originale. Secondo l'ipotesi gastrea di E. Haeckel, ciò avviene per invaginazione di una delle pareti di un organismo multicellulare monostrato, come nei celenterati. In contrasto con ciò, I. I. Mechnikov formulò l'ipotesi della fagocitella, considerando gli antenati degli organismi multicellulari come colonie sferiche a strato singolo come Volvox, che assorbivano particelle di cibo mediante fagocitosi. La cellula che ha catturato la particella ha perso il flagello e si è spostata più in profondità nel corpo, dove ha effettuato la digestione, e alla fine del processo è tornata in superficie. Nel corso del tempo, le cellule sono state divise in due strati con funzioni specifiche: quello esterno forniva il movimento e quello interno forniva la fagocitosi. I. I. Mechnikov chiamò un tale organismo una fagocita.

Per molto tempo, gli eucarioti multicellulari persero la competizione con gli organismi procarioti, ma alla fine del Proterozoico (800-600 milioni di anni fa) a causa di un brusco cambiamento delle condizioni sulla Terra: una diminuzione del livello del mare, un aumento dell'ossigeno concentrazione, una diminuzione della concentrazione di carbonati in acqua di mare, cicli di raffreddamento regolari: gli eucarioti multicellulari hanno acquisito vantaggi rispetto ai procarioti. Se fino a quel momento venivano trovate solo singole piante multicellulari e, forse, funghi, da questo momento nella storia della Terra si conoscevano anche gli animali. Delle faune sorte alla fine del Proterozoico, quella Ediacarana e quella Vendiana sono quelle meglio studiate. Gli animali del periodo Vendiano sono solitamente inclusi in un gruppo speciale di organismi o classificati come tipi come celenterati, vermi piatti, artropodi, ecc. Tuttavia, nessuno di questi gruppi ha scheletri, il che potrebbe indicare l'assenza di predatori.

Sviluppo della vita nell'era Paleozoica. L'era Paleozoica, durata più di 300 milioni di anni, è divisa in sei periodi: Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonifero (Carbonifero) e Permiano.

IN Periodo Cambriano La terra era costituita da diversi continenti, situati principalmente nell'emisfero meridionale. Gli organismi fotosintetici più abbondanti durante questo periodo furono i cianobatteri e le alghe rosse. Foraminiferi e radiolari vivevano nella colonna d'acqua. Nel Cambriano compaiono un numero enorme di organismi animali scheletrici, come testimoniano numerosi resti fossili. Questi organismi appartenevano a circa 100 tipi di animali multicellulari, sia moderni (spugne, celenterati, vermi, artropodi, molluschi) che estinti, ad esempio: l'enorme predatore Anomalocaris e i graptoliti coloniali che galleggiavano nella colonna d'acqua o erano attaccati al fondo. La terra rimase quasi disabitata per tutto il Cambriano, ma il processo di formazione del suolo era già iniziato da batteri, funghi e, forse, licheni, e alla fine del periodo apparvero sulla terra vermi oligocheti e millepiedi.

IN Periodo Ordoviciano Il livello dell'acqua dell'Oceano Mondiale è aumentato, provocando l'inondazione delle pianure continentali. Le principali produttrici in questo periodo furono le alghe verdi, brune e rosse. A differenza del Cambriano, in cui le barriere coralline erano costruite da spugne, nell'Ordoviciano queste furono sostituite da polipi di corallo. Gasteropodi e cefalopodi, così come i trilobiti (parenti ormai estinti degli aracnidi). In questo periodo furono segnalati per la prima volta anche i cordati, in particolare quelli senza mandibola. Alla fine dell'Ordoviciano si verificò un grande evento di estinzione, che distrusse circa il 35% delle famiglie e più del 50% dei generi di animali marini.

siluriano caratterizzato da una maggiore formazione di montagne, che ha portato al prosciugamento delle piattaforme continentali. Nella fauna invertebrata del Siluriano il ruolo di primo piano fu svolto dai cefalopodi, dagli echinodermi e dagli scorpioni crostacei giganti, mentre tra i vertebrati rimasero una grande varietà di animali senza mascelle e comparvero i pesci. Alla fine del periodo arrivarono sulla terra le prime piante vascolari: rinofite e licofite, che iniziarono a colonizzare le acque poco profonde e la zona di marea delle coste. Sbarcarono anche i primi rappresentanti della classe degli aracnidi.

IN Periodo devoniano Come risultato dell'innalzamento della terra si formarono grandi acque poco profonde, che si seccarono e addirittura ghiacciarono, poiché il clima divenne ancora più continentale che nel Siluriano. I mari sono dominati da coralli ed echinodermi, mentre i cefalopodi sono rappresentati da ammoniti attorcigliate a spirale. Tra i vertebrati del Devoniano fiorirono i pesci e i pesci cartilaginei e ossei, così come i pesci polmonati e quelli con pinne lobate, sostituirono i pesci corazzati. Alla fine del periodo compaiono i primi anfibi, che per primi vivevano nell'acqua.

Nel Devoniano medio apparvero sulla terra le prime foreste di felci, muschi ed equiseti, abitate da vermi e numerosi artropodi (millepiedi, ragni, scorpioni, insetti senza ali). Alla fine del Devoniano apparvero le prime gimnosperme. Lo sviluppo del terreno da parte delle piante ha portato ad una diminuzione degli agenti atmosferici e ad una maggiore formazione del suolo. Il consolidamento dei suoli ha portato alla formazione di canali fluviali.

IN Periodo Carbonifero la terra era rappresentata da due continenti separati dall'oceano e il clima divenne notevolmente più caldo e umido. Alla fine del periodo si verificò un leggero sollevamento del territorio e il clima cambiò in uno più continentale. I mari erano dominati da foraminiferi, coralli, echinodermi, pesci cartilaginei e ossei, e i corpi d'acqua dolce erano abitati da molluschi bivalvi, crostacei e vari anfibi. Nel mezzo del Carbonifero sorsero piccoli rettili insettivori e tra gli insetti apparvero quelli alati (scarafaggi, libellule).

I tropici erano caratterizzati da foreste paludose dominate da equiseti giganti, muschi e felci, i cui resti morti formarono successivamente depositi di carbone. A metà del periodo nella zona temperata, grazie alla loro indipendenza dall'acqua durante il processo di fecondazione e alla presenza di semi, iniziò la diffusione delle gimnosperme.

Periodo Permiano si distinse per la fusione di tutti i continenti in un unico supercontinente Pangea, il ritiro dei mari e il rafforzamento del clima continentale a tal punto che all'interno della Pangea si formarono deserti. Alla fine del periodo, le felci arboree, gli equiseti e i muschi quasi scomparvero sulla terraferma e le gimnosperme resistenti alla siccità presero una posizione dominante.

Nonostante continuassero ad esistere grandi anfibi, sorsero diversi gruppi di rettili, tra cui grandi erbivori e predatori. Alla fine del Permiano si verificò la più grande estinzione nella storia della vita, poiché scomparvero molti gruppi di coralli, trilobiti, la maggior parte dei cefalopodi, pesci (principalmente cartilaginei e con pinne lobate) e anfibi. La fauna marina ha perso il 40-50% delle famiglie e circa il 70% dei generi.

Sviluppo della vita nel Mesozoico. L'era mesozoica durò circa 165 milioni di anni e fu caratterizzata da un innalzamento del territorio, da un'intensa formazione di montagne e da una diminuzione dell'umidità climatica. È diviso in tre periodi: Triassico, Giurassico e Cretaceo.

All'inizio Periodo Triassico Il clima era arido, ma in seguito, a causa dell'innalzamento del livello del mare, diventò più umido. Tra le piante predominavano gimnosperme, felci ed equiseti, ma le forme legnose delle spore si estinsero quasi completamente. Alcuni coralli, ammoniti, nuovi gruppi di foraminiferi, bivalvi ed echinodermi hanno raggiunto un elevato sviluppo, mentre la diversità dei pesci cartilaginei è diminuita e anche i gruppi di pesci ossei sono cambiati. I rettili che dominavano la terra iniziarono a dominare l'ambiente acquatico, come ittiosauri e plesiosauri. Dei rettili del Triassico, i coccodrilli, la tuataria e le tartarughe sono sopravvissuti fino ad oggi. Alla fine del Triassico apparvero i dinosauri, i mammiferi e gli uccelli.

IN Periodo Giurassico Il supercontinente Pangea si è diviso in diversi continenti più piccoli. Gran parte del Giurassico era molto umido e verso la fine il clima divenne più secco. Il gruppo dominante di piante erano le gimnosperme, di cui sopravvissero le sequoie. Molluschi (ammoniti e belemniti, bivalvi e gasteropodi), spugne, ricci di mare, pesci cartilaginei e ossei. I grandi anfibi si estinsero quasi completamente nel periodo Giurassico, ma apparvero gruppi moderni di anfibi (con e senza coda) e squamati (lucertole e serpenti) e la diversità dei mammiferi aumentò. Verso la fine del periodo apparvero anche i possibili antenati dei primi uccelli: l'Archaeopteryx. Tuttavia, tutti gli ecosistemi erano dominati da rettili: ittiosauri e plesiosauri, dinosauri e lucertole volanti: pterosauri.

Periodo Cretaceo ha ricevuto il suo nome a causa della formazione di gesso nelle rocce sedimentarie di quel tempo. In tutta la Terra, ad eccezione delle regioni polari, esisteva un clima caldo e umido persistente. Durante questo periodo sorsero e si diffusero le angiosperme, soppiantando le gimnosperme, il che comportò forte aumento varietà di insetti. Nei mari, oltre ai molluschi, ai pesci ossei e ai plesiosauri, ricomparvero un gran numero di foraminiferi, le cui conchiglie formavano depositi di gesso, e sulla terra predominavano i dinosauri. Gli uccelli meglio adattati all'aria iniziarono gradualmente a sostituire i dinosauri volanti.

Alla fine del periodo si verificò un evento di estinzione globale, che provocò la scomparsa di ammoniti, belemniti, dinosauri, pterosauri e lucertole marine, antichi gruppi di uccelli, nonché alcune gimnosperme. In generale, circa il 16% delle famiglie e il 50% dei generi animali sono scomparsi dalla faccia della Terra. La crisi del tardo Cretaceo è stata attribuita all’impatto di un grande meteorite nel Golfo del Messico, ma molto probabilmente non è stata l’unica causa del cambiamento globale. Durante il successivo raffreddamento sopravvissero solo piccoli rettili e mammiferi a sangue caldo.

Sviluppo della vita nel Cenozoico. L'era Cenozoica iniziò circa 66 milioni di anni fa e continua fino ai giorni nostri. È caratterizzato dalla predominanza di insetti, uccelli, mammiferi e angiosperme. Il Cenozoico è diviso in tre periodi – Paleogene, Neogene e Antropocene – l'ultimo dei quali è il più breve della storia della Terra.

All'inizio e alla metà Paleogene Il clima è rimasto caldo e umido, diventando più fresco e secco verso la fine del periodo. Le angiosperme divennero il gruppo dominante di piante, tuttavia, se all'inizio del periodo predominavano le foreste sempreverdi, alla fine apparvero molte latifoglie e nelle zone aride si formarono steppe.

Tra i pesci, i pesci ossei occupavano una posizione dominante e il numero delle specie cartilaginee, nonostante il loro ruolo evidente nei corpi idrici salati, è insignificante. Sulla terra sono sopravvissuti solo rettili squamosi, coccodrilli e tartarughe, mentre i mammiferi hanno occupato gran parte delle loro nicchie ecologiche. Nella metà del periodo compaiono i principali ordini di mammiferi, tra cui insettivori, carnivori, pinnipedi, cetacei, ungulati e primati. L'isolamento dei continenti rese la fauna e la flora geograficamente più diversificate: il Sud America e l'Australia divennero centri per lo sviluppo dei marsupiali e altri continenti per i mammiferi placentari.

Periodo Neogene. Nel Neogene la superficie terrestre acquisì il suo aspetto moderno. Il clima divenne più fresco e secco. Nel Neogene si erano già formati tutti gli ordini dei mammiferi moderni e nelle sindoni africane sorsero la famiglia degli Ominidi e il genere Umano. Alla fine del periodo, le foreste di conifere si diffusero nelle regioni polari dei continenti, apparvero le tundre e i cereali occuparono le steppe temperate.

Periodo quaternario (antropocene) caratterizzato da cambiamenti periodici di glaciazione e riscaldamento. Durante le glaciazioni, le alte latitudini furono coperte di ghiacciai, il livello degli oceani scese drasticamente e le zone tropicali e subtropicali si restrinsero. Nelle aree vicine ai ghiacciai si è stabilito un clima freddo e secco, che ha contribuito alla formazione di gruppi di animali resistenti al freddo: mammut, cervi giganti, leoni delle caverne, ecc. La diminuzione del livello dell'Oceano Mondiale che ha accompagnato il processo di glaciazione ha portato alla formazione di ponti terrestri tra l'Asia e il Nord America, l'Europa e le Isole Britanniche, ecc. Le migrazioni degli animali hanno portato da un lato al reciproco arricchimento di flora e fauna e, dall'altro, allo spostamento di popolazioni relitti di alieni, ad esempio marsupiali e ungulati in Sud America. Questi processi, però, non hanno toccato l’Australia, che è rimasta isolata.

In generale, i cambiamenti climatici periodici hanno portato alla formazione di una diversità di specie estremamente abbondante, caratteristica dell’attuale stadio di evoluzione della biosfera, e hanno influenzato anche l’evoluzione umana. Durante l’Antropocene, diverse specie del genere Umano si diffusero dall’Africa all’Eurasia. Circa 200mila anni fa in Africa nacque la specie Homo sapiens, che, dopo un lungo periodo di esistenza in Africa, circa 70mila anni fa entrò in Eurasia e circa 35-40mila anni fa in America. Dopo un periodo di coesistenza con specie strettamente imparentate, le ha sostituite e si è diffuso in tutto il mondo.

Circa 10 mila anni fa, l'attività economica umana nelle regioni moderatamente calde del globo cominciò a influenzare sia l'aspetto del pianeta (aratura delle terre, incendio delle foreste, pascolo eccessivo dei pascoli, desertificazione, ecc.) sia il mondo animale e vegetale a causa alla riduzione degli habitat, al loro habitat e allo sterminio, ed è entrato in gioco il fattore antropico.

6.5. Origini umane. L'uomo come specie, il suo posto nel sistema del mondo organico. Ipotesi di origine umana. Forze motrici e fasi dell'evoluzione umana. Le razze umane, la loro parentela genetica. Natura biosociale dell'uomo. Sociale e ambiente naturale, adattamento umano ad esso.

• Una delle fasi più importanti nell'evoluzione del mondo animale è stata la transizione unicellulare protozoi allo stile di vita coloniale. Da coloniale flagellare tutto inizia multicellulare animali.

Animali multicellulari

• Da organismi unicellulari coloniali nacque per la prima volta Tipo spugna, Poi tipo Celenterati(animali multicellulari a doppio strato, costituiti da due strati di cellule (ectoderma ed endoderma)

Celenterati

• Anche il corpo dei celenterati è costituito da due strati di cellule. Lo strato esterno è chiamato ectoderma e lo strato interno è chiamato endoderma. Tra di loro c'è una sostanza gelatinosa senza struttura: la mesoglea.

animali.

• L'ulteriore storia del mondo animale va in due direzioni diverse: l'albero genealogico è diviso in due grandi tronchi - protostomi e deuterostomi animali.

• Nei protostomi l'apertura che conduce alla gastrula (bocca primaria) si trasforma in un'apertura orale e nei deuterostomi in un'anale; la loro bocca che si apre successivamente si forma di nuovo, all'estremità opposta dell'embrione.

• Tracciamo l'ulteriore destino di ciascuna di queste direzioni nell'evoluzione del mondo animale.

Tronco protostomi forma una serie di rami, con una graduale complicazione dell'organismo.

• Il ramo più basso è Vermi piatti

• Sviluppano una simmetria bilaterale e, per la prima volta tra gli organismi multicellulari, compaiono speciali organi escretori

• Nelle vicinanze c'è un altro ramo di vermi Nematodi

• Gli anellidi hanno la più alta organizzazione tra i vermi; hanno tutti i sistemi di organi inerenti ai tipi superiori di animali: un intestino tubolare, un sistema circolatorio, organi di escrezione, movimento, respirazione, una catena nervosa, una cavità corporea secondaria e appare la divisione del corpo in segmenti

La complicazione della cavità corporea può essere vista in vari vermi

• Nei platelminti, la cavità corporea è piena di parenchima. Nei nematodi si forma una cavità corporea primaria e negli anellidi una cavità corporea secondaria.

• Molto vicino in origine agli anellidi crostacei. Il loro sviluppo embrionale procede allo stesso modo. Una caratteristica dei molluschi è una copertura protettiva a forma di conchiglia che copre il corpo.

Crescente complessità degli animali nel processo di evoluzione

• Un importante cambiamento evolutivo è la crescente complessità del sistema nervoso. Il sistema nervoso scaleno dei platelminti è sostituito dal cordone nervoso ventrale negli anellidi e dal nodulo sparso nei molluschi.

Artropodi,

• Gli anellidi hanno dato origine al phylum Artropodi, possedere la più alta organizzazione tra gli animali invertebrati (esoscheletro, differenziazione muscolare, formazione di arti articolati, apparato boccale complesso, divisione del corpo in testa, torace e addome, complicazione del sistema respiratorio, sistema nervoso, organi di senso.

• Classi di artropodi: ormai estinte classe trilobiti, crostacei, aracnidi, millepiedi e insetti.

• È importante notare che gli artropodi si sono sviluppati in due direzioni: trilobiti e crostacei sono adattati alla vita nell'acqua (respirazione branchiale), mentre altri sono animali terrestri che respirano tracheale.

Phylum degli artropodi

Tronco deuterostomi

• Questo tronco del regno animale si divide a sua volta in due grandi rami.

• Uno di loro si è formato phylum Echinodermata.

• Si formò il secondo ramo più significativo di deuterostomi phylum Cordati.

Tipo echinoderma

• Questi sono esclusivamente animali marini con simmetria del corpo radiale o radiale.

• Sono caratterizzati dalla presenza di uno scheletro calcareo che si sviluppa nello strato connettivo della buccia.

Tipo cordati

• Uno dei rami più primitivi dei cordati è sottotipo Senza Teschio(lancetta).

• Dalla struttura della lancetta si possono giudicare i lontani antenati di tutti i cordati.

• I più antichi rappresentanti dei protocordati diedero origine non solo ai senza cranio, ma anche a quelli cranici primari, da cui provenivano tipo Craniale o Vertebrato.

• Innanzitutto si formò il ramo inferiore dei vertebrati: Senza mascella vertebrati (rappresentativi - ostracodermi estinti del periodo Siluriano.

Classe Ciclostomi

• Vicino al moderno senza mascella classe Ciclostomi, che includono lamprede e missine.

• L'ulteriore sviluppo evolutivo dei vertebrati è associato all'emergere dell'apparato mascellare, che ha permesso di intensificare il processo di cattura del cibo e quindi di aumentare significativamente il metabolismo e tutti gli altri processi vitali.

• Primo gnatostomi apparve il pesce.

• Nella classe dei pesci, senza contare i pesci corazzati estinti, si formarono due rami principali: pesci cartilaginei e pesci ossei

Pesci cartilaginei

• I pesci cartilaginei includono squali, razze e chimere

Pesce ossuto

• Pesce ossuto Si distinguono per una varietà di forme marine e d'acqua dolce.

• Questi includono: storione, pesci con pinne raggiate, dipnoi e pesci con pinne lobate

Pesce con pinne lobate

• Rappresentanti antichi con pinne lobate diede origine ai primi anfibi - stagocefalo, che dalla fine del periodo devoniano cominciò a svilupparsi terra.

• Questa direzione di evoluzione è stata possibile perché i pesci con pinne lobate avevano una certa struttura scheletrica di pinne che formavano arti a cinque dita e sacche polmonari che rendevano possibile il passaggio alla respirazione aerea.

Classe anfibi o anfibi

• Stegocefali ha dato origine a vari moderni ordini di anfibi provvisti di coda, senza coda e senza gambe.

Rettili di classe

• Oltre agli anfibi diedero origine anche agli antichi stegocefali rettili o rettili, che sono veri vertebrati terrestri.

Ordine del primo uccello, o Archaeopteryx

• Discendente dai rettili uccelli e mammiferi. Un collegamento intermedio tra uccelli e antichi rettili sono i protouccelli (Archaeopterige), vissuto nel periodo Giurassico.

• L'anello intermedio tra rettili e mammiferi erano i rettili simili ad animali comuni nei periodi Permiano e Triassico - bestie lucertole.

Classe dei mammiferi: sottoclasse ovipara

• I mammiferi nei periodi Giurassico e Cretaceo erano rappresentati da diversi rami, in particolare: i primi animali o oviparo.

Classe dei mammiferi: sottoclasse dei marsupiali

• Ha dato origine a uno dei rami dei mammiferi animali inferiori o marsupiali E alle bestie più alte, O placentare.

Classe dei mammiferi: sottoclasse degli animali placentari o superiori

• Durante i periodi Terziario e Quaternario si formarono ordini moderni di animali superiori: insettivori, chirotteri, roditori, carnivori, cetacei, ungulati, primati.

Crescente complessità dei cordati durante l'evoluzione

Squadra dell'Homo sapiens

• Circa un milione di anni fa si è evoluto da primati superiori Umano e iniziò il periodo preistorico dello sviluppo umano.

n Vari Una delle fasi ciliate più importanti nell'evoluzione del mondo animale è stata la transizione dei protozoi unicellulari allo stile di vita coloniale. Tutti gli animali multicellulari provengono da flagellati coloniali. Sarcodi flagellati

Animali multicellulari n Dagli animali unicellulari coloniali si originò prima il tipo Spugna, poi il tipo Celenterato (animali multicellulari a due strati, costituiti da due strati di cellule (ectoderma ed endoderma)

Celenterati n Anche il corpo dei celenterati è costituito da due strati di cellule. Lo strato esterno è chiamato ectoderma e lo strato interno è chiamato endoderma. Tra di loro c'è una sostanza gelatinosa senza struttura: la mesoglea. 1 - sifonoforo, 2 anemoni di mare, 3 - polipi di corallo, 4 - meduse scifoidi.

n n n L'ulteriore storia del mondo animale va in due direzioni diverse: l'albero genealogico è diviso in due grandi tronchi: protostomi e deuterostomi. Nei protostomi l'apertura che conduce alla gastrula (bocca primaria) si trasforma in orale e nei deuterostomi in anale; la loro bocca che si apre successivamente si forma di nuovo, all'estremità opposta dell'embrione. Tracciamo l'ulteriore destino di ciascuna di queste direzioni nell'evoluzione del mondo animale.

Il tronco dei protostomi forma una serie di rami, con una graduale complicazione dell'organismo. n n n Il ramo più basso sono i vermi piatti. Sviluppano una simmetria bilaterale e per la prima volta tra gli organismi multicellulari compaiono organi escretori speciali. Nelle vicinanze c'è un altro ramo di vermi: il tipo dei nematodi

n Gli anellidi hanno la più alta organizzazione tra i vermi; hanno tutti i sistemi di organi inerenti tipologie superiori animali: intestini tubolari, sistema circolatorio, compaiono gli organi di escrezione, movimento, respirazione, catena nervosa, cavità corporea secondaria e divisione del corpo in segmenti

La complicazione della cavità corporea può essere rintracciata in vari vermi n Vermi piatti la cavità corporea è piena di parenchima. Nei nematodi si forma una cavità corporea primaria e negli anellidi una cavità corporea secondaria.

n I molluschi sono in origine molto vicini agli anellidi. Il loro sviluppo embrionale procede allo stesso modo. Una caratteristica dei molluschi è una copertura protettiva a forma di conchiglia che copre il corpo.

Crescente complessità degli animali nel processo di evoluzione n Un importante cambiamento evolutivo è la complicazione sistema nervoso. Il sistema nervoso scaleno dei platelminti è sostituito dal cordone nervoso ventrale negli anellidi e dal nodulo sparso nei molluschi.

n n n Gli anellidi hanno dato origine al phylum degli artropodi, che tra gli animali invertebrati possiede la più alta organizzazione (esoscheletro, differenziazione dei muscoli, formazione di arti articolati, apparato boccale complesso, divisione del corpo in testa, torace e addome, complicazione dell'apparato respiratorio , sistema nervoso, organi di senso. Classi artropodi: la classe ormai estinta dei trilobiti, dei crostacei, degli aracnidi, dei millepiedi e degli insetti. È importante notare che gli artropodi si sono evoluti in due direzioni: trilobiti e crostacei sono adattati alla vita nell'acqua (respirazione con branchie). ), mentre altri sono animali terrestri che respirano trachealmente.

Tronco di deuterostomo n n n Questo tronco del regno animale si divide a sua volta in due grandi rami. Uno di loro formava il tipo Echinodermata. Il secondo, più significativo ramo dei deuterostomi formava il phylum Chordata.

Phylum Echinodermata n n Sono esclusivamente animali marini con simmetria radiale o radiale del corpo. Sono caratterizzati dalla presenza di uno scheletro calcareo che si sviluppa nello strato connettivo della buccia.

Phylum Chordata n n Uno dei rami più primitivi dei cordati è il subphylum Lancelet. Dalla struttura della lancetta si possono giudicare i lontani antenati di tutti i cordati.

n n I più antichi rappresentanti dei cordati primari diedero origine non solo ai senza cranio, ma anche a quelli cranici primari, da cui ebbe origine il tipo Craniale o Vertebrati. Innanzitutto, si formò il ramo inferiore dei vertebrati: vertebrati senza mascelle (rappresentativi - ostracodermi estinti del periodo siluriano.

Classe Ciclostomi n Vicino alla classe moderna dei Ciclostomi senza mascelle, che comprende lamprede e missine. N. . Nuova cartella (2) lampreda. jpg

n n n L'ulteriore sviluppo evolutivo dei vertebrati è associato all'emergere dell'apparato mascellare, che ha permesso di intensificare il processo di cattura del cibo e quindi di aumentare significativamente il metabolismo e tutti gli altri processi vitali. I primi gnatostomi erano pesci. Nella classe dei pesci, senza contare i pesci corazzati estinti, si formarono due rami principali: pesci cartilaginei e pesci ossei

Pesci cartilaginei n K pesci cartilaginei includono squali, razze e chimere 1 - pastinaca, 2 mante, 3 - raggio elettrico.

Pesce osseo n n I pesci ossei sono diversi: 1 - beluga, 2 - storione atlantico, 3 storione di mare e storione stellato. forme d'acqua dolce. Questi includono: storione, pesci con pinne raggiate, dipnoi e pesci con pinne lobate, passera, pesce leone, tonno, spigola

Pesci con pinne lobate n n Gli antichi rappresentanti dei pesci con pinne lobate diedero origine ai primi anfibi: gli stagocefali, che iniziarono a colonizzare la terra dalla fine del periodo devoniano. Questa direzione di evoluzione è stata possibile perché i pesci con le pinne lobate avevano una certa struttura dello scheletro delle pinne che formava arti a cinque dita, sacche polmonari che rendevano possibile transizione all'aria respirabile. La struttura della mano di un anfibio e un pesce con pinne lobate

Anfibi di classe, o anfibi Rappresentanti dell'ordine degli anfibi senza coda n Gli stegocefali hanno dato origine a vari ordini moderni di anfibi dalla coda, senza coda e senza gambe. Rappresentanti dell'ordine degli anfibi dalla coda

Classe rettili n Dagli antichi stegocefali, oltre agli anfibi, sorsero anche rettili o rettili, che sono veri vertebrati terrestri.

L'ordine del primo uccello, o Archaeopteryx n Gli uccelli e i mammiferi si sono evoluti dai rettili. Un collegamento intermedio tra uccelli e antichi rettili sono i primi uccelli (Archaeopteryx), vissuti nel periodo Giurassico.

n L'anello intermedio tra rettili e mammiferi erano i rettili simili ad animali, le lucertole, comuni nei periodi Permiano e Triassico.

Classe dei mammiferi: sottoclasse ovipara n I mammiferi nei periodi Giurassico e Cretaceo erano rappresentati da diversi rami, in particolare proto-bestie o animali ovipari.

Classe dei mammiferi: sottoclasse dei marsupiali n Uno dei rami dei mammiferi ha dato origine agli animali inferiori, o marsupiali, e agli animali superiori, o placentati. Opossum, vombato, koala, diavolo marsupiale, canguro rosso gigante

Classe dei mammiferi: sottoclasse placentare o animali superiori n Durante il Terziario e il Quaternario si formarono i moderni ordini di animali superiori: insettivori, chirotteri, roditori, carnivori, mammut, rinoceronte lanoso, cetacei dai denti a sciabola, tigre, cervo torboso, orso delle caverne, ungulati, primati.

L'ordine Homo sapiens n Circa un milione di anni fa, l'uomo emerse dai primati superiori e iniziò il periodo preistorico dello sviluppo umano.

La scienza che studia flora, si chiama botanica. Nel corso dell'intera esistenza dell'umanità sul pianeta Terra, la conoscenza delle piante si è gradualmente accumulata. I nostri antenati, raccogliendo radici, semi, bulbi ed erbe aromatiche, impararono a distinguere le colture velenose da quelle commestibili e medicinali, e iniziarono anche a determinare le aree della loro crescita, le peculiarità della preparazione o della conservazione. Questa e altre conoscenze nel campo della botanica sono estremamente importanti per l'umanità.

Il mondo

Botanica per umanità modernaè una scienza composta da molti rami. Ha lo scopo di studiare individualmente ogni individuo vegetale, nonché di studiare le loro comunità che formano foreste, steppe, prati, ecc. Studio delle scienze botaniche composizione dettagliata tutte le parti delle piante, classificarle secondo vari segni, stanno lavorando sulla possibilità di utilizzare colture particolarmente pregiate nell'azienda agricola. Inoltre, vari studi sulla coltivazione di piante finora sconosciute alla persona media. Naturalmente, un problema particolarmente urgente per la botanica è la questione della protezione risorse naturali, e in particolare – estremamente Specie rare vegetazione.

Il lavoro di ricerca viene svolto utilizzando una varietà di metodi sperimentali e dispositivi tecnici. La botanica è anche strettamente correlata ad altre scienze, tra cui la scienza del suolo, la silvicoltura, la zoologia, l'agronomia, la geologia, la chimica e la medicina.

Crescente complessità delle piante nel processo di evoluzione

L'evoluzione del mondo vegetale è iniziata molti milioni di anni fa.
I primissimi organismi di tipo vegetale apparvero sul nostro pianeta nell'era Archeana. Erano organismi procarioti unicellulari e multicellulari e appartenevano alle alghe blu-verdi. Tali piante hanno mostrato la capacità di fotosintesi, che è stata accompagnata dal rilascio di ossigeno. Le alghe blu-verdi hanno arricchito l'atmosfera terrestre di ossigeno, necessario per tutti i tipi di organismi aerobici.

Nella fase dell'era protozoica, sul nostro pianeta regnavano alghe verdi e rosse. Tali colture sono considerate le piante più basse; il loro corpo non è diviso in sezioni e non ha tessuti specializzati.

Nel Paleozoico, sulla Terra iniziarono ad apparire rappresentanti superiori della flora, chiamati psilofite o rinofite. Tali colture avevano già dei germogli, ma non avevano né radici né foglie. La loro riproduzione è avvenuta con l'aiuto delle spore. Tali piante si trovavano sulla superficie della terra o conducevano uno stile di vita semi-acquatico.

Verso la fine del Paleozoico apparvero sulla Terra piante simili a muschio e simili a felci. Allo stesso tempo, i muschi svilupparono steli e prime foglie, e le felci svilupparono radici.

Nella fase Carbonifera, sul nostro pianeta sorsero felci da seme, che divennero i predecessori delle gimnosperme. E nel periodo Permiano del Paleozoico apparvero le primissime colture di gimnosperme, capaci di riprodursi mediante semi non protetti dal frutto.

Nel periodo Giurassico si formano le prime angiosperme. Tali piante hanno già acquisito fiori, in cui avviene l'impollinazione, la fecondazione e quindi si formano l'embrione e il frutto. I semi di tali colture sono protetti dal pericarpo.

Ora, nell'era Cenozoica, sulla Terra regnano le moderne angiosperme e gimnosperme e la maggior parte delle piante con spore superiori stanno regredendo biologicamente. Tuttavia, il processo di evoluzione delle piante non è completo. È un processo senza fine.

Il mondo che ci circonda, classificazione delle piante

Durante l'intero periodo dell'esistenza della botanica, gli scienziati hanno ripetutamente tentato di creare sistemi per classificare le piante, combinandole in gruppi secondo vari caratteristiche comuni. I primissimi tentativi di questo tipo risalgono alla fine del XVIII secolo, a quel tempo l'umanità cominciava appena a scoprire le connessioni naturali tra i vari organismi viventi.

Il pioniere in questo settore fu il botanico francese Adanson, che cercò di distribuire le piante in gruppi, tenendo conto del numero massimo di caratteristiche.

Uno dei contemporanei di Adanson, Jussieux, creò il proprio sistema di classificazione, in cui non contava le caratteristiche dei singoli rappresentanti della flora, ma li confrontava e li pesava.

Tentativi più riusciti di classificare le piante in gruppi risalgono al diciannovesimo secolo, epoca in cui furono creati il ​​sistema di Brown, nonché i sistemi Eichler e Decandolle. Tutte queste opzioni avevano i loro svantaggi, quindi possono essere considerate esclusivamente da una prospettiva storica.

Sistema moderno La classificazione delle piante raggruppa piante con caratteristiche simili in gruppi chiamati specie. Se una specie non ha parenti stretti, forma un genere monotipico.

In generale, la tassonomia delle piante è un rigido sistema gerarchico costituito da gruppi di rango diverso. Pertanto, le famiglie costituiscono gli ordini e gli ordini costituiscono le classi.

Gli scienziati stanno ora esaminando quattro gruppi di piante: alghe verdi, briofite, spore vascolari e piante da seme. Il primo gruppo comprende le alghe verdi e le carofite. Le briofite includono muschi epatici e antocerotici, nonché briofite.

Le spore vascolari sono rappresentate da licofite, pteridofite ed equiseti. Gruppo piante superiori(seme) comprende colture a forma di sago, a forma di ginkgo, di conifere e anche oppressive.

Varie piante costituiscono in gran parte il mondo che ci circonda, la loro evoluzione è durata diversi milioni di anni e continua fino ad oggi, e la classificazione di tali culture in gruppi consente agli scienziati di monitorare attentamente i costanti cambiamenti evolutivi.

Qualsiasi specie di animale appare, si diffonde, conquista nuovi territori e habitat, vive per qualche tempo in modo relativamente condizioni costanti esistenza. Quando queste condizioni cambiano, può adattarsi ad esse, cambiare e dare origine a una nuova specie (o nuove specie), oppure può scomparire. La totalità di tali processi costituisce l'evoluzione del mondo organico, lo sviluppo storico degli organismi: la filogenesi.

Questo saggio è dedicato all'argomento "Sviluppo del mondo animale". Per approfondire l’argomento vengono affrontate le seguenti domande:

1. Le ragioni dell'evoluzione del mondo animale basate sulle idee di Charles Darwin

2. Complicazione della struttura degli animali. Diversità delle specie come risultato dell'evoluzione.

3. Prova dell'evoluzione animale.

Cause diversi livelli L'organizzazione degli animali, le differenze tra le specie viventi e quelle estinte e le manifestazioni di atavismo interessano da tempo scienziati e ministri della chiesa.

Il famoso scienziato inglese Charles Darwin (1809-1882) spiegò questi fenomeni in modo più completo nella sua opera "L'origine delle specie".

Secondo l'insegnamento di Darwin, la diversità delle specie non è stata creata da Dio, ma si è formata a causa dei continui cambiamenti ereditari e della selezione naturale. Nel processo di sopravvivenza degli individui più adatti, Darwin notò la presenza di una lotta per l'esistenza, il cui risultato è l'estinzione degli organismi non adattati e la riproduzione dei più adatti.

L'ereditarietà è la capacità degli organismi di trasmettere ai loro discendenti la loro specie e caratteristiche individuali o proprietà. Pertanto, una certa specie di animali produce prole simili ai loro genitori. Alcune caratteristiche individuali degli animali possono anche essere ereditarie, ad esempio il colore del mantello e il contenuto di grasso del latte nei mammiferi.

La variabilità è la capacità degli organismi di esistere in forme diverse, rispondendo alle influenze ambientali. La variabilità si manifesta nelle caratteristiche individuali di ciascun organismo. In natura non esistono due animali assolutamente identici. I cuccioli nati differiscono da ciascuno dei genitori per colorazione, altezza, comportamento e altre caratteristiche. Le differenze negli animali, come notato da Charles Darwin, dipendono da i seguenti motivi: dalla quantità e qualità del cibo consumato, dalle fluttuazioni di temperatura e umidità, dall'eredità del corpo stesso. Charles Darwin identificò due principali forme di variabilità che influenzano l'evoluzione del mondo animale: definita, non ereditaria e indefinita o ereditaria.

Per certa variabilità, Charles Darwin comprendeva il verificarsi di cambiamenti identici in un numero di animali imparentati sotto l'influenza di condizioni ambientali identiche. Pertanto, la folta pelliccia degli scoiattoli del Transbaikal si è trasformata in una pelliccia rada durante il loro acclimatamento nelle foreste di conifere del Caucaso. Mantenere i conigli in condizioni basse temperature porta allo spessore della loro pelliccia. La mancanza di cibo porta ad una crescita stentata degli animali selvatici e domestici. Di conseguenza, una certa variabilità è un adattamento diretto degli animali alle mutate condizioni ambientali. Tale variabilità non viene trasmessa ai discendenti.

Per variabilità ereditaria incerta, Charles Darwin comprese il verificarsi di vari cambiamenti in un numero di animali imparentati sotto l'influenza delle stesse (simili) condizioni. La variabilità indefinita, secondo Charles Darwin, è ereditaria e individuale, poiché nasce per caso in un individuo della specie ed è ereditaria. Un esempio di variabilità ereditaria individuale è l'aspetto delle pecore con le zampe corte, l'assenza di pigmento nelle piume degli uccelli o nella pelliccia dei mammiferi.

Charles Darwin considerava una delle ragioni dell'evoluzione del mondo animale la lotta per l'esistenza, che nasce dalla riproduzione intensiva degli organismi. Una coppia di genitori di qualsiasi specie animale produce numerosi figli. Del numero di figli nati, solo pochi sopravviveranno fino all’età adulta. Molti verranno mangiati o moriranno quasi immediatamente dopo la nascita. Coloro che rimarranno inizieranno a competere tra loro per il cibo, posti migliori habitat, riparo dai nemici. Sopravvivranno i discendenti di quei genitori che sono più adatti alle condizioni di vita date. Pertanto, la lotta per l'esistenza porta alla selezione naturale: la sopravvivenza del più adatto.

In natura, gli individui della stessa specie differiscono tra loro in molti modi. Alcuni di essi possono essere utili e, come notò Darwin, “gli individui che hanno anche un leggero vantaggio sugli altri avranno migliore opportunità sopravvivere e lasciare la stessa prole”. Il processo che avviene in natura e che preserva gli organismi più adattati alle condizioni ambientali e distrugge quelli che non lo sono, si chiama selezione naturale. Secondo Charles Darwin, la selezione naturale è la causa principale e principale dell'evoluzione del mondo animale.

2. AUMENTANTE COMPLESSITÀ DELLA STRUTTURA DEGLI ANIMALI. DIVERSITÀ DI SPECIE COME RISULTATO DELL'EVOLUZIONE

Pertanto, gli uccelli hanno un corpo snello, uno scheletro leggero, che facilita i rapidi movimenti nell'aria con l'aiuto delle ali. Gli animali acquatici, come balene, delfini e foche, hanno un corpo a forma di siluro, adattato per movimenti rapidi nell'ambiente acquatico. Gli animali terrestri hanno arti ben sviluppati per muoversi rapidamente sul terreno. Gli animali sotterranei, come talpe e arvicole talpa, conducono uno stile di vita scavatore. I piccoli animali sono ricoperti da un pelo corto e folto, che impedisce alle particelle di terra di penetrare nella pelle, e hanno potenti arti anteriori adatti a scavare passaggi sotterranei.

I vertebrati esistenti - pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, caratterizzati da un'organizzazione progressivamente più complessa, sono nati sulla base della variabilità ereditaria, della lotta per l'esistenza e della selezione naturale durante un lungo sviluppo storico.

Intorno a noi mondo animale non solo ricco un largo numero individui, ma anche la diversità delle specie. Ogni individuo di qualsiasi specie è adattato alla vita nelle condizioni del suo habitat. Se grande gruppo I rappresentanti di qualsiasi specie si trovano in condizioni diverse o passano all'alimentazione con cibi diversi, ciò può portare alla comparsa di nuove caratteristiche o adattamenti. Se questi nuovi adattamenti, in condizioni diverse, si rivelano utili per gli animali migrati, allora, grazie alla selezione naturale, le caratteristiche appena acquisite verranno preservate nelle loro file e verranno trasmesse di generazione in generazione. Pertanto, nel processo di evoluzione, da una specie possono formarsi diversi nuovi. Il processo di divergenza dei caratteri negli organismi correlati fu chiamato divergenza da Charles Darwin.

Un esempio di divergenza sono i piccoli fringuelli dell'arcipelago delle Galapagos. Le specie darwiniane di fringuelli differiscono per la forma e la dimensione del becco (Fig. 194). Darwin scoprì che i fringuelli, che avevano un piccolo becco affilato, si nutrivano di larve e insetti adulti. Fringuelli con un potente becco massiccio nutriti di frutti di alberi. Sono state notate anche transizioni graduali nella variabilità di questi becchi nei fringuelli. Così, nel processo di evoluzione, a causa della divergenza dei caratteri determinata dalla direzione della selezione naturale, si è verificata la speciazione. L'emergere di una nuova specie, come notò Darwin, è preceduta dalla formazione di forme intermedie: le varietà. Questo processo evolutivo termina con la formazione di nuove specie.

Attraverso la divergenza e l'azione diretta della selezione naturale, in natura si forma una varietà di specie.

2. Prova dell'evoluzione animale

Evidenze paleontologiche

La paleontologia è la scienza degli antichi organismi delle ere geologiche passate. Studia i resti fossili di coloro che vissero sulla Terra decine e centinaia di milioni di anni fa. I resti fossili sono gusci fossilizzati di molluschi, denti e squame di pesce, gusci d'uovo, scheletri e altre parti solide di organismi, impronte e tracce della loro attività vitale, conservate in limo molle, argilla, arenaria (Fig.). Queste rocce un tempo si indurivano e si conservavano allo stato pietrificato in vari strati della Terra. Utilizzando reperti fossili, i paleontologi ricreano il mondo animale delle epoche passate. Lo studio dei campioni paleontologici che ci sono pervenuti dagli strati più profondi della Terra mostra in modo convincente che il mondo animale dei tempi antichi era significativamente diverso da quello moderno. Resti fossili di animali situati in meno strati profondi, al contrario, presentano caratteristiche strutturali simili agli animali moderni. Confrontando animali vissuti in epoche diverse, si è stabilito che il mondo animale cambiava costantemente nel tempo. La relazione tra gli animali moderni di vari gruppi sistematici e quelli estinti è stabilita dai ritrovamenti delle cosiddette forme intermedie o transitorie. Ad esempio, si è saputo che gli uccelli discendono dai rettili, che sono i loro parenti più stretti, ma allo stesso tempo differiscono in modo significativo da loro.

In Europa è stata trovata un'impronta animale con caratteristiche caratteristiche sia dei rettili che degli uccelli. Nome scientifico animale ricostruito - Archaeopteryx. Caratteristiche caratteristiche dei rettili: scheletro pesante, denti potenti(sì uccelli moderni mancano), una coda lunga. Le caratteristiche caratteristiche degli uccelli sono le ali ricoperte di piume. Utilizzando resti fossili, gli scienziati hanno ripristinato abbastanza completamente molte forme transitorie da antenati lontani ad animali più moderni.

La ricostruzione completa dell'aspetto degli organismi, di transizione dai lontani antenati agli animali moderni, funge da prova paleontologica del vero quadro dell'evoluzione degli organismi viventi sulla Terra.

Molti animali vissuti prima non hanno analoghi nel mondo animale moderno: sono estinti. Oggi i paleontologi stanno cercando di svelare le ragioni per cui sono scomparsi. I più grandi animali estinti erano i dinosauri.

Evidenze embriologiche

Un confronto tra le caratteristiche dello sviluppo embrionale di rappresentanti di vari gruppi di vertebrati, ad esempio pesci, tritoni, tartarughe, uccelli, conigli, maiali e esseri umani, ha dimostrato che tutti gli embrioni nelle prime fasi di sviluppo sono molto simili tra loro. Il successivo sviluppo degli embrioni conserva la somiglianza solo in gruppi strettamente imparentati, ad esempio in un coniglio, un cane, un uomo, che hanno un piano strutturale comune in età adulta. Un ulteriore sviluppo porta alla scomparsa delle somiglianze tra gli embrioni.

Ogni rappresentante di una specie sviluppa solo le proprie caratteristiche strutturali caratteristiche. Alla fine dello sviluppo embrionale compaiono i segni caratteristici di una particolare specie animale.

Lo studio delle successive fasi di sviluppo di ciascun embrione permette di ricostruire l'aspetto di un lontano antenato. Per esempio, fasi iniziali Lo sviluppo degli embrioni dei mammiferi è simile a quello degli embrioni dei pesci: ci sono fessure branchiali. Apparentemente i lontani antenati degli animali erano i pesci. Nella fase successiva dello sviluppo, l'embrione dei mammiferi è simile all'embrione del tritone. Di conseguenza, tra i loro antenati c'erano anche gli anfibi (Fig. 1).

Pertanto, lo studio dello sviluppo embrionale di vari gruppi di animali vertebrati mostra la relazione degli organismi confrontati, chiarisce il percorso del loro sviluppo storico e serve come prova a favore dell'esistenza dell'evoluzione degli organismi viventi.

Evidenze anatomiche comparative

Confrontando vertebrati di classi diverse, si è scoperto che hanno tutti un unico piano strutturale. I corpi di anfibi, rettili, uccelli e mammiferi sono costituiti da testa, tronco, parte anteriore e arti posteriori. Erano caratterizzati da eternità cutanee simili ed erano quadrupedi. Gli organi che hanno perso la loro funzione a causa del mancato utilizzo a lungo termine sono chiamati vestigiali. La presenza di organi vestigiali negli animali lo è prove inconfutabili esistenza dell'evoluzione.

FASE I

FASE II

Pesce Salamandra Tartaruga Ratto Umano

Riso. 1 Somiglianza degli embrioni dei vertebrati

Riso. 2. Organi animali vestigiali

Se per qualsiasi motivo il processo di sviluppo embrionale viene interrotto, alcune caratteristiche della struttura corporea dell'animale possono differire nettamente da quelle di altri individui della stessa specie. Tuttavia, la loro presenza e somiglianza con altri rappresentanti di questa classe di animali indica la relativa origine ed evoluzione di ciascuna specie. I casi di manifestazione di caratteristiche ancestrali negli individui moderni sono chiamati atavismo. Esempi di ciò includono: tridattili nei cavalli moderni; paia aggiuntive di ghiandole mammarie in coloro che ne hanno sempre avuto un paio; Disponibilità attaccatura dei capelli su tutto il corpo.

Le serie anatomiche comparative che mostrano le direzioni dello sviluppo storico in specie appartenenti alla stessa classe, famiglia o genere sono considerate prove significative dell'evoluzione. Ad esempio, i metodi di riproduzione negli ovipari, nei marsupiali e nei placentati mostrano le direzioni di sviluppo dei sistemi riproduttivi; gli arti degli equidi mostrano l'emergere di un piede con un solo dito in connessione con le mutate condizioni di vita, ecc.

CONCLUSIONE

Pertanto, abbiamo esaminato i principi di base dello sviluppo del mondo animale basati sulla teoria di Charles Darwin, secondo la quale la diversità delle specie si è formata a causa dei cambiamenti ereditari e della selezione naturale che si verificano costantemente. Uno dei motivi dell'evoluzione del mondo animale secondo Darwin è la lotta per l'esistenza, a seguito della quale si verifica l'estinzione degli organismi non adattati e la riproduzione di quelli più adattati.

La straordinaria diversità delle forme e delle strutture corporee degli animali è il risultato della selezione naturale, a seguito della quale vi è un costante accumulo nei discendenti di caratteristiche che sono loro utili in determinate condizioni di esistenza, e questo processo, a sua volta, porta ad una complicazione della struttura degli animali. Inoltre, nel processo di evoluzione, da una specie possono formarsi diversi nuovi. Il processo di divergenza dei caratteri negli organismi correlati fu chiamato divergenza da Charles Darwin.

La diversità dei rettili estinti serve da esempio della loro divergenza basata su varie condizioni un habitat.

Gli animali della stessa specie che vivono su una vasta area sono generalmente eterogenei. Il loro studio mostra la divergenza dei caratteri negli individui e l'inizio della formazione di nuovi gruppi sistematici.

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