Что такое регресс в биологии
Биологический регресс — процесс, обратный биологическому прогрессу
Биологический регресс — это эволюционное движение, при котором происходит сокращение ареала обитания; уменьшение численности особей из-за неприспособленности к среде обитания; снижение числа видов групп из-за давления других видов, исчезновение вида. Наука палеонтология доказала, что многие виды в прошлом полностью исчезли. Если при биологическом прогрессе некоторые виды развиваются и широко распространяются по всему земному шару, то при биологическом регрессе виды исчезают, не сумев приспособиться к условиям окружающей среды.
Причины биологического регресса: исчезновение способности организмов приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды.
Биологическому регрессу подвержены:
1. Организмы, ведущие паразитический образ жизни.
2. Животные, ведущие неподвижный образ жизни.
3. Животные, живущие под землей или в пещерах.
1. Примеры дегенерации организмов, перешедших к паразитическому образу жизни:
а) примеры регресса у животных: у животных-паразитов (плоские черви) редуцируются органы чувств, пищеварительная система, упрощается нервная система. Взамен этого у них развиваются различные необходимые приспособления—присоски, прицепки, способствующие удержанию в кишечнике хозяина. Самка паразитических ракообразных (усоногие — саккулина) полностью утратила признаки членистоногих. Она выполняет только одну функцию — откладывание яиц. Бычий цепень, паразитирующий в кишечнике человека 18—20 лет, производит около 11 млрд. яиц. Защищенность яйца телом хозяина обеспечивает высокую плодовитость и процветание червей;
б) примеры регресса у растений. Регресс у растений тесно связан с паразитическим образом жизни. Например, заразиха — растение-паразит, существующий на корнях подсолнечника, конопли, клевера. Стебли у нее темноватой окраски, чешуевидные листья лишены хлорофилла, поэтому с помощью присосок они внедряются в тело другого растения и высасывают их питательные вещества.
Второе растение-паразит — повилика. Встречается повсюду: вдоль дорог, в огороде. Красноватые и желтые нитевидные стебли обвивают дикие и культурные растения. У повилики редуцированы корни и листья. Вместо корней появляются специфичные органы — присоски, которыми она внедряется в стебель растения и всасывает необходимые питательные вещества (сок). Растения-паразиты прочно прикрепляются к растению-хозяину и с трудом отделяются от хозяина.
2. Примеры дегенерации у организмов, ведущих неподвижный образ жизни.
У животных, ведущих неподвижный образ жизни, орган движения действует только в период личиночной стадии, хорда редуцирована. Например, единственный представитель отдельного типа брахиата — погонофора — обитает на дне моря, ведет неподвижный образ жизни. В 1949 г. ученый-зоолог А. В. Иванов впервые нашел ее в Охотском море на глубине 4 км, она попала в сети вместе с рыбами. Удлиненное червеобразное тело животного покрывает трубка цилиндрической формы. В передней части тела имеются щупальца, которые периодически выходят из трубки наружу для дыхания. Тело состоит из трех отделов, в переднем отделе имеются щупальца (у некоторых видов их до 200—250), мозг, сердце, органы выделения. Второй отдел более крупный, третий — очень длинный. Во внутренней части отделов находятся органы дыхания, во внешней части — выросты, прикрепленные к трубке (рис. 34).
Рис. 34. Погонофора: 1—шупальца; 2— голова; 3—первый отдел тела; 4—второй отдел тела; 5—третий отдел тела; 6—чувствительные волоски; 7—задняя часть тела
У погонофоры имеются мозг и сердце, но рот и желудок редуцированы, органами дыхания являются щупальца. Из-за неподвижного образа жизни они не похожи на животных. Во внутренней части щупалец имеются длинные тонкие волоски, которые снабжены кровеносными сосудами. В воде волоски выходят из трубки, и к ним прикрепляются микроорганизмы. Когда их становится много, погонофоры затягивают волоски внутрь. Под влиянием ферментов мелкие организмы перевариваются и впитываются внутренними выростами.
Зачаточный кишечник у зародыша погонофоры доказывает наличие органов пищеварения у предков. Из-за прохождения процесса пищеварения вне организма органы пищеварения погонофор редуцировались.
Строение асцидии также упрощено в процессе эволюции из-за неподвижного образа жизни. Асцидия относится к одной из ветвей типа хордовых — оболочникам, обитающим в море (рис. 35).
Рис. 35. Асцидии
Мешковидное тело асцидии покрыто оболочкой, подошвой она прикреплена ко дну моря и ведет неподвижный образ жизни. В верхней части тела имеютсю два отверстия, через первое отверстие вода проходит в желудок, a из второго — выходит наружу. Органы дыхания — жаберные щели. Размножается откладыванием яиц. Из яйца развиваются подвижные похожие на головастиков, личинки с признаками хорды. Во взрослом состоянии асцидия прикрепляется ко дну моря, тело упрощается. Считается, что асцидия — сильно деградированное хордовое животное.
3. Примеры дегенерации животных, живущих под землей или в пещерах.
В пещерах бывшей Югославии и Южной Австрии обитает протей из класса
земноводных, похожий на тритона (рис. 36).
Рис. 36. Протей
Кроме легких по обе стороны головы у него имеются внешние жабры. В воде протеи дышат жабрами, на суше — легкими. Обитатели вод и глубоких пещер, они имеют змеевидную форму, прозрачны, бесцветны, без пигментов. У взрослых особей глаза прикрывает кожа, а у личинок имеются зачаточные глаза. Таким образом, у предков асцидии были глаза, и они вели наземный образ жизни. У пещерных организмов исчезли органы зрения, пигменты, снизилась активность.
У цветковых растений, перешедших в водную среду, листовые пластинки стали узкими, нитевидными, проводящие ткани перестали развиваться. Исчезли устьица, не изменились только цветы (лютик водяной, ряска, роголистник).
Генетической основой эволюционных изменений, ведущих к упрощению уровня организации, является мутация. Например, если сохранившиеся недоразвитые органы — рудименты, альбинизм (отсутствие пигментов) и другие мутации — не исчезают в процессе эволюции, то встречаются они у всех членов данной популяции.
Таким образом, выделяют три направления в эволюции органического мира. Ароморфоз — повышение уровня организации живых организмов; идиоадаптация — приспособление живых организмов к условиям окружающей среды без принципиальной перестройки их биологической организации; дегенерация — упрощение уровня организации живых организмов, ведущее к биологическому регрессу.
Взаимосвязь между направлениями биологической эволюции. Связь между ароморфозом, идиоадаптацией и дегенерацией в эволюции органического мира неодинакова. Ароморфоз по сравнению с идиоадаптацией происходит реже, но именно он знаменует новый этап в развитии органического мира. Ароморфоз приводит к возникновению новых высокоорганизованных систематических групп, которые занимают другую среду обитания и приспосабливаются к условиям существования. Даже эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обживание новой для них среды обитания.
Биологический регресс
Биологический регресс — уменьшение численности вида, сужение ареала, снижение уровня приспособленности к условиям среды.
1.Чем отличается биологический регресс от биологического прогресса?
2. Сколько путей имеет дегенерация?
3. Приведите примеры дегенерации у животных.
4. Каковы примеры дегенерации у растений?
Как можно объяснить причины откладывания миллиардов яиц паразитическими червями (бычий цепень)?
Какое значение для паразитического червя имеет возникновение новых органов вместо редуцированных?
Как вы объясните причины исчезновения корня и листьев у повилики?
Чем и как питается повилика? Образует ли она органическое вещество?
1. Объясните причины превращения листьев заразихи в чешую.
2. Разберите примеры дегенерации погонофор, ведущих неподвижной образ жизни.
3. Как переваривается пища у погонофор, если у них нет органа пищеварения?
4. Какие вы знаете организмы, ведущие неподвижный образ жизни? Опишите их.
Где обитает протей? Объясните на примерах дегенерации. Приведите примеры дегенерации у растений, живущих в водной среде. Напишите краткий реферат об ароморфозе, идиоадаптации, дегенерации.
Основные направления эволюционного процесса.
I. Биологический прогресс
Анализ проблемы прогрессивной эволюции осуществил российский ученый А.Н. Северцов,
предложив различать биологический прогресс и морфофизиологический прогресс.
Биологический прогресс – это просто определенный успех той или иной группы живых организмов в жизни: высокая численность, большое видовое разнообразие, широкая область распространение.
Морфофизиологический прогресс – это появление качественно новых, более сложных форм жизни в присутствии уже существующих, вполне сформировавшихся групп. Так, например, многоклеточные организмы появились в мире, населенном одноклеточными, а млекопитающие и птицы в мире, населенном рептилиями.
По мнению А.Н. Северцева биологический прогресс может быть достигнут тремя путями :
1. Ароморфозы. Приобретение прогрессивных особенностей строения, выводящих ту или иную группу организмов на качественно новый уровень Именно путем ароморфозов возникают крупные таксономические группы – роды, семейства, отряды и т.д. Примерами ароморфозов могут служить возникновение фотосинтеза, возникновение полости тела, многоклеточности, кровеносной и других систем органов, и т.д.
2. Идиоадаптации, частные приспособления, не носящие принципиального характера, но позволяющие преуспеть в определенной, более или менее узкой среде. Примеры идиоадаптаций: форма и окраска тела, приспособленность конечностей насекомых и млекопитающих к жизни в определенной среде обитания и т.д.
3. Дегенерация, упрощение строения, переход в более простую среду обитания, потеря уже существующих приспособлений.
Примерами дегенераций могут служить: потеря кишечника ленточными червями, потеря стебля у ряски.
II. Биологический регресс.
Наряду с биологическим прогрессом используется понятие биологический регресс – сокращение численности, видового разнообразия, области распространения той или иной группы организмов.
Предельным случаем биологического регресса является вымирание той или иной группы организмов.
Основные этапы эволюции растительного и животного мира.
Эволюция растений.
Основные условия и этапы эволюции растений.
В связи с образованием почвенного субстрата на суше растения стали выходить на сушу. Первыми были псилофиты. От них возникла целая группа наземных растений – мхов, плаунов, хвощей, папоротников, размножающихся спорами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. Размножение семенами освободило половой процесс у растений от зависимости от водной среды. Эволюция шла по пути сокращения гаплоидного гаметофита и преобладания диплоидного спорофита.
В каменноугольном периоде палеозойской эры древовидные папоротникообразные образовали каменноугольные леса.
После общего похолодания климата господствующей группой растений стали голосеменные растения. Затем начинается расцвет покрытосеменных цветковых растений продолжающийся до сего дня.
Основные особенности эволюции растительного мира.
– Переход к преобладанию спорофита над гаметофитом.
– Развитие женского заростка на материнском растении.
– Переход от оплодотворения в воде к независимому от водной среды опылению и оплодотворению.
– Расчленение тела растений на органы, развитие проводящей сосудистой системы, опорных и защитных тканей.
– Совершенствование органов размножения и перекрестного опыления у цветковых в связи с эволюцией насекомых.
– Развитие зародышевого мешка для защиты эмбриона от неблагоприятных влияний внешней среды.
– Возникновение разнообразных способов распространения семян и плодов.
Эволюция животных.
Предполагается, что животные произошли либо от общего ствола эукариот, либо от одноклеточных водорослей, подтверждением чего является существование эвглены зеленой и вольвокса, способных как к автотрофному, так и к гетеротрофному питанию.
Наиболее древними животными были губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты. Затем появляются моллюски. Позже начинается расцвет рыб, сначала их бесчелюстных предков, а затем и рыб, обладавших челюстями. От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Из этой группы рыб возникли амфибии, а затем и другие классы позвоночных.
Наиболее древние амфибии, жившие в девоне, – ихтиостеги. Расцвет амфибий произошел в карбоне.
От амфибий ведут свое начало рептилии, завоевавшие сушу благодаря появлению механизма засасывания воздуха в легкие, отказу от кожного дыхания, появлению покрывающих тело роговых чешуй и оболочек яиц, защищающих эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. Среди рептилий, предположительно, выделилась группа динозавров, давшая начало птицам.
Первые млекопитающие появились в триасовом периоде мезозойской эры. Основными прогрессивными биологическими особенностями млекопитающих стали вскармливание детенышей молоком, теплокровность, развитая кора головного мозга.
Основные особенности эволюции животного мира.
Эволюция животных характеризуется дифференциацией клеток и тканей по строению и функциям, специализацией органов и систем органов.
Свобода перемещения и способы добывания пищи (заглатывание кусков) определили выработку сложных механизмов поведения. Внешняя среда, колебания ее факторов оказывали меньшее влияние на животных, чем на растения, т.к. у животных развивались и совершенствовались механизмы внутренней саморегуляции организма.
Важным этапом эволюционного развития животных стало возникновение твердого скелета. У беспозвоночных сформировался наружный скелет – иглокожие, членистоногие, моллюски;
у позвоночных появился внутренний скелет. Преимущества внутреннего скелета заключаются в том, что, в отличие от наружного скелета, он не ограничивает увеличения размеров тела.
Прогрессивное развитие нервной системы, стало основой для возникновения системы условных рефлексов.
Эволюция животных привела к развитию группового адаптивного поведения, что стало основанием для появления человека.
Тематические задания
А1. Крупные генетические перестройки, приводящие к повышению уровня организации, называются
А2. Предки какого типа современных животных имели внутренний скелет?
А3. Папоротники эволюционно прогрессивнее мохообразных потому, что у них появились
4) проводящие системы
А4. К ароморфозам растений можно отнести возникновение
4) вегетативного размножения
А5. Какие факторы обеспечили пресмыкающимся расцвет на суше?
1) полное разделение артериальной и венозной крови
2) яйцеживорождение, способность жить в двух средах
3) развитие яйца на суше, пятипалые конечности, легкие
4) развитая кора головного мозга
А6. Идея биологической эволюции органического мира согласуется с представлениями о
1) мутационном процессе
2) наследовании приобретенных признаков
3) божественном творении мира
4) стремлении организмов к прогрессу
А7. Теорию стабилизирующего отбора разработал
А8. Примером идиоадаптации можно считать возникновение:
1) шерсти у млекопитающих
2) второй сигнальной системы у человека
3) длинных ног у гепарда
А9. Примером ароморфоза можно считать возникновение
2) красивого хвоста у павлина
3) крепкого клюва у дятла
4) длинных ног у цапли
А10. Укажите пример идиоадаптации у млекопитающих.
1) возникновение плаценты
2) развитие шерсти и волос
В1. К ароморфозам растений относится появление
3) ветвистых побегов
4) проводящих тканей
5) двойного оплодотворения
В2. Установите последовательность возникновения эволюционных идей
A) идея изменяемости видов
Б) идея божественного творения видов
B) признание факта эволюционного развития
Г) появление синтетической теории эволюции
Д) выяснение механизмов эволюционного процесса
Е) эмбриологические доказательства эволюции
Биологический прогресс и регресс
Биологический прогресс и регресс
Прогресс и регресс в эволюции
Прогресс и его роль в эволюции. Развитие живой природы осуществляется от менее сложного к более сложному, от менее совершенного|совершённого к более совершенному|совершённому, т. е. происходила и происходит прогрессивная эволюция. Особо чётко это проявляется при анализе палеонтологических данных. Если в отложениях архейской эры ещё не обнаруживается никаких следов жизни, то в каждую из последующих эр и периодов строение организмов существенно усложняется. Таким образом, общий путь развития живой природы — от простого к сложному, от примитивного к более совершенному|совершённому. Именно этот путь развития живой природы и обозначают термином «прогресс».
Однако всегда закономерно возникает вопрос: почему же в современной фауне и флоре одновременно с высокоорганизованными формами существуют и низкоорганизованные? Когда подобная проблема встала перед Ж. Б. Ламарком, он вынужден был прийти к признанию постоянного самозарождения простых организмов из неорганической материи. Ч. Дарвин же считал, что существование высших и низших форм не представляет затруднений для объяснения, «так как естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных, не предполагает обязательного прогрессивного развития — он только даёт преимущество тем изменениям, которые благоприятны для обладающего ими существа в сложных условиях жизни… А если от этого нет никакой пользы, то естественный отбор или не будет вовсе совершенствовать эти формы, или усовершенствует их в очень слабой степени, так что они сохранятся на бесконечные времена на их современной низкой ступени организации».
К этой проблеме в начале 20-х годов обратился А. Н. Север-цов. Учение о прогрессе в эволюции было в дальнейшем развито|развито его учеником И. И. Шмальгаузеном.
Процесс эволюции идёт непрерывно в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды|среды (т. е. происходит возрастание приспособленности потомков по сравнению с предками). Такое возрастание приспособленности организмов к окружающей среде А. Н. Северцов назвал биологическим прогрессом. Критериями биологического прогресса являются: 1) увеличение численности; 2) расширение ареала; 3) прогрессивная дифференциация — увеличение числа|числа систематических групп, составляющих данный таксон.
Эволюционный смысл выделенных критериев заключается в следующем: возникновение новых приспособлений снижает элиминацию особей|особей, в результате средний уровень численности вида возрастает. Стойкое повышение численности потомков по сравнению с предками приводит к увеличению плотности населения, что, в свою очередь, через обострение внутривидовой конкуренции вызывает расширение ареала; этому же способствует и возрастание приспособленности. Расширение ареала приводит к тому, что вид при расселении сталкивается с новыми факторами среды|среды, к которым необходимо приспосабливаться. Так происходит дифференциация вида, усиливается дивергенция, что ведёт к увеличению дочерних таксонов.
Главные направления эволюции.Биологический прогресс достигается различными путями. А. Н. Северцов назвал их главными направлениями эволюционного процесса. В настоящее время выделяют следующие пути биологического прогресса: ароге-нез, аллогенез и катагенез.
Арогенез — путь развития группы организмов с выходом в другую адаптивную зону под влиянием приобретения группой каких-то принципиально новых приспособлений. Адаптивная зона — комплекс экологических условий, представляющих возможную среду|среду жизни для данной группы организмов. Такой путь достижения биологического прогресса. А.Н. Северцов определил как ароморфоз или морфофизиологический прогресс. Арогенез характеризуется повышением уровня морфофизиологичес-кой организации, развитием приспособлений широкого значения, расширением среды|среды обитания. Примером арогенеза сравнительно небольшого масштаба является возникновение и расцвет класса птиц. Проникнуть в новую адаптивную зону предки современных птиц могли лишь благодаря возникновению крыла|крыла как органа|органа полёта, совершенного|совершённого четырехкамерного сердца|сердца, что значительно повысило интенсивность обменных процессов и обеспечило теплокровность, развитию отделов мозга, координирующих движение в воздухе. Всё|Все эти изменения в строении и функции органов|органов и привели группы триасовых динозавров к арогенезу.
В мире растений типичными арогенезами являются выход растений на сушу|сушу, возникновение голосеменных, покрытосеменных растений и др.
Конкретные морфофизиологические изменения, определяющие арогенез той или иной группы, называются ароморфозами. К типичным ароморфозам у беспозвоночных относятся: симметрии тела|тела, половая дифференцировка, появление билатеральной организации, трахейной системы дыхания, цефализация центральной нервной системы, переход на лёгочное дыхание; у птиц и млекопитающих — полное разделение сердца|сердца на правую и левую половины с дифференцировкой двух кругов кровообращения, увеличение рабочей ёмкости лёгких и др. Следствием этих аромор-фозов является более совершенное|совершённое окисление крови и обильное снабжение органов|органов кислородом, а значит, и интенсификация функций органов|органов. Дифференцировка и специализация органов|органов пищеварения приводят к более полному использованию пищевых веществ, что способствует усилению процессов обмена веществ, повышению общей активности, возникновению теплокровности, усилению активности двигательных органов|органов и усовершенствованию их конструкции.
Всё|Все эти и другие ароморфозы связаны между собой, а эрогенные признаки оказываются полезными в самых разных условиях существования. Например, обладание животными подвижными|подвижными конечностями открывает возможности их многообразною использования в пустыне, в лесу, в долине, в горах, в воде, для рытья почвы и т. д. Такие ароморфозы, как образование поперечнополосатой мускулатуры, развитие ходильных конечностей и крыльев у насекомых, открыли перед ними возможности завоевания суши|суши и частично воздуха (по сравнению с жабернодышащими членистоногими). К крупным ароморфозам в развитии растений можно отнести возникновение тканей и органов|органов, закономерную смену поколений в цикле развития, образование цветков, плодов и т. д.
Ароморфозы формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора и являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущества в борьбе за существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды|среды обитания.
Аллогенез — направление эволюции группы организмов, при которой у близких видов происходит смена одних частных приспособлений другими, а общий уровень организации остаётся прежним. Этот путь достижения биологического прогресса связан с проникновением организмов в какие-либо узкие (дифференцированные) условия среды|среды в результате развития частных приспособлений. Такие частные приспособления называют ал-ломорфозами или идиоадаптациями,
Катагенез — особый путь эволюции, связанный с проникновением организмов в более простую среду|среду обитания и резким упрощением строения и образа|образа жизни. Этот путь достижения биологического прогресса А.Н.Северцов обозначил термином «общая дегенерация». Например, у видов, обитающих в пещерах, происходит редукция органов|органов зрения, депигментация, снижается активность передвижения. Примерами катагенеза является также возникновение паразитических форм. У растений-паразитов снижается активность фотосинтеза, наблюдается редукция листьев. У паразитических ленточных червей нет кишечника, слабо|слабо развита|развита нервная система.
Упрощение организации вовсе не означает вымирания данной группы. Напротив, большинство видов паразитических организмов процветает, т. е. находится в состоянии биологического пpoгpecca.
Регресс к его роль в эволюции. Биологический регресс—явление, противоположное биологическому прогрессу. Он характеризуется обратными признаками: снижением численности особей|особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса — отставание темпов эволюции группы от скорости изменения внешней среды|среды. Эволюционные факторы действуют непрерывно, в результате чего происходит совершенствование приспособлений к изменяющимся условиям среды|среды. Однако когда условия изменяются очень резко (часто благодаря непродуманной деятельности человека), виды не успевают сформировать соответствующие приспособления. Это приводит к сокращению численности видов, сужению их ареалов, угрозе вымирания.