47441

Биологическая эволюция. Основы теории эволюции

Лекция

Биология и генетика

Основы теории эволюции. Дарвина о механизмах эволюции живой природы. Синтетическая теория эволюции. Учение о микроэволюции

Русский

2013-11-29

89 KB

40 чел.

Лекция 20. Тема: Биологическая эволюция. Основы теории эволюции.

План.

1. Биологическая эволюция.

2. История становления эволюционных идей

3. Сущность представлений Ч. Дарвина о механизмах эволюции живой природы.

4. Синтетическая теория эволюции.

5. Учение о микроэволюции

5.1. Популяция – элементарная единица эволюции.

5.2. Элементарные факторы эволюции

5.3. Возникновение адаптаций – результат действия естественного отбора.

5.4. Вид как результат микроэволюции.

1. Биологическая эволюция.

Биологическая эволюция – необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом.

Результатом биологической эволюции является соответствие развивающейся живой системы условиям ее существования. Это достигается распространением одних и гибелью других биологических систем.

2. История становления эволюционных идей

Эволюционное учение возникло как результат длительной борьбы двух противоположных систем взглядов на жизнь и ее происхождение — идей божественного сотворения мира и представлений о самозарождении и саморазвитии жизни. На основе этих воззрений в науке сложились два направления — креационизм и эволюцонизм. Существовали также представления о вечности жизни в природе. Уже в древности эти идеи активно обсуждались, и в их развитие внесли большой вклад такие выдающиеся мыслители Древней Греции и Рима, как Фалес Милетский, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит, Эмпедокл, Демокрит, Платон, Аристотель, Лукреций и многие другие.

В средние века господствовали в основном метафизические идеи креационизма и неизменности живого мира. Однако зарождение и развитие университетов и других форм высших школ в XI—XV в. постепенно стимулировало развитие научной мысли и привело к эпохе Возрождения в Европе. Большую роль в развитии идей трансформизма сыграли выдающиеся просветители Рене Декарт, Г.Лейбниц и др.

Среди предшественников Чарльза Дарвина, работавших в XVIII—XIX вв. и подготовивших почву для создания эволюционного учения, было множество крупных ученых и мыслителей: П.С.Палас, Ж.-Л.Бюффон, Э.Жоффруа Сент-Илер, В.Смит, Ч.Лайель, И.-В. Гёте, Р.Оуэн, Э. Дарвин и др. В России развитию эволюционных идей способствовали труды М.В. Ломоносова, К.М.Бэра, К.Ф.Рулье и др.

Яркой фигурой в биологии был французский ученый Жан-Батист Ламарк. Он создал первое целостное эволюционное учение..

Теорию Ламарка критиковали многие, в том числе основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии животных французский учёный Ж. Кювье.

3. Сущность представлений Ч. Дарвина о механизмах эволюции живой природы.

Основы теории эволюции были созданы выдающимся английским ученым Чарльзом Дарвином. Большую роль в жизни и формировании научных идей Ч.Дарвина сыграло кругосветное путешествие в составе экспедиции на корабле "Бигл". Он смог досконально изучить специфику фауны Галапагосских островов, Южной Америки и других районов мира. Уже в тот период у Дарвина возникают основные эволюционные идеи. Затем Дарвин продолжает свои научные исследования, им были написаны статьи и несколько монографий. В 1859 году выходит капитальный труд «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых рас (форм, пород) в борьбе за жизнь». Дарвин различает определеную и неопределенную формы изменчивости, указывает на существование двух форм искусственного отбора (бессознательный и сознательный или методический) и их значение в селекции.

Дарвин сформулировал положения о роли борьбы за существование в процессах выживания видов в природе и значении естественного отбора как важнейшего фактора, определяющего направление эволюции. Основными механизмами борьбы за существование Дарвин считал внутри- и межвидовую конкуренцию, а избирательная гибель слабых особей рассматривалась им как основа естественного отбора. Эти процессы могут ускоряться при пространственной изоляции популяций. Ч. Дарвин отмечал, что эволюционируют не отдельные особи, а виды и внутривидовые популяции, т. е. эволюционный процесс происходит на надорганизменном уровне. Единицей эволюции считал вид, факторами эволюции - борьбу за существование, наследственность, изменчивость и движущий фактор – естественный отбор, возникающий как следствие борьбы за существование. Под естественным отбором понимается выживание наиболее приспособленных и гибель менее приспособленных форм. Форма естественного отбора – движущий и половой, как разновидность движущего.

Особую роль в эволюции Ч.Дарвин отводил наследственной изменчивости организмов в популяциях (группах особей, относящихся к данному виду и занимающих часть его ареала) и половом воспроизводству организмов как важнейшим факторам естественного отбора.

Процесс видообразования Дарвин считал постепенным. Им проводились параллели между естественным и искусственным отборами, приводящими к формированию подвидов, видов и пород или сортов животных и растений. В доказательстве эволюции Дарвин отводил большое значение другим наукам — палеонтологии, биогеографии, эмбриологии.

4. Синтетическая теория эволюции.

Современный этап развития эволюционной теории основан на объединении дарвиновского учения и данных многих отраслей биологии: генетико-экологическое изучение структуры популяции; экспериментальное и математическое изучение борьбы за существование и естественного отбора; данные экспериментальной и теоретической генетики; развитие теории вида.

В основе методологии СТЭ лежат 2 постулата: 1) элементарной эволюционной единицей является не особь, а популяция – группа особей одного вида. Вид есть целостная и замкнутая система, включающая соподчиненные подвиды и популяции. 2) Раскрытие закономерностей эволюции возможно лишь на основе синтеза знаний из различных областей биологии, таких как: популяционная и эволюционная генетика, экология, систематика, морфология, физиология, биология развития, биогеография, палеонтология.

5. Учение о микроэволюции

Учение о микроэволюции является центральным разделом синтетической теории эволюции. Микроэволюция – эволюционные изменения, которые идут внутри вида и приводят его к дифференцировке, завершаясь видообразованием.

Термин микроэволюция впервые был использован Ю.А. Филипченко в 1927 г. Он подчеркивал, что процессы эволюции крупного масштаба не сводятся к процессам видообразования. В современном смысле термин «микроэволюция» был впервые предложен Ф.Г. Добржанским (1937 г.) и Н.В. Тимофеевым-Рессовским (1938 г.).

В эволюционном исследовании элементарной единицей является популяция.

5.1. Популяция – элементарная единица эволюции.

Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, на протяжении эволюционно-длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу.

Популяция — наименьшая самостоятельная эволюционная структура.

Характеристики популяции как эколого-генетической системы: популяционный ареал, численность особей в популяции, динамика популяции, возрастной  и половой состав популяции. Генетическая гетерогенность и генетическое единство популяции. Особенностью популяции оказывается и формирование ее собственной экологической ниши.

Генетические процессы в популяциях описывает закон Харди—Вайнберга: «Частоты аллелей и генотипов в идеальной популяции будут оставаться постоянными из поколения в поколение». Математическая модель закона отвечает формуле:  p2+2pq+q2 = 1

Главное применение закона Харди—Вайнберга в генетике природных популяций — вычисление частот аллелей и генотипов.

5.2. Элементарные факторы эволюции

Согласно СТЭ факторами эволюции являются генотипическая изменчивость, популяционные волны, дрейф генов. Изоляция усиливает действие этих факторов. Движущим фактором является естественный отбор (следствие борьбы за существование).

Элементарное эволюционное явление — длительное, необратимое и векторизованное изменение популяционного генофонда. Оно необходимо для протекания любого эволюционного процесса.

Мутации — элементарный эволюционный материал. Волны жизни (популяционные волны) – явление колебания численности популяции. Периодические или апериодические колебания численности характерны для всех без исключения видов живых организмов. В природе встречается множество популяционных волн.

Действие популяционных волн статистично и ненаправленно. Популяционные волны служат «поставщиком» эволюционного материала.

Дрейф генов (генетико-автоматические процессы) – случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в малых популяциях. Изоляция — возникновение любых барьеров, ограничивающих панмиксию. Значение изоляции в процессе эволюции сводится к нарушению свободного скрещивания, что ведет к увеличению и закреплению различий между популяциями и отдельными частями всего населения вида.

Борьба за существование понимается как любые взаимоотношения особей с окружающими абиотическими и биотическими условиями. Это сложные и многообразные взаимоотношения особей внутри вида, между видами и с неблагоприятными условиями неживой природы. Формы: внутривидовая, межвидовая,  борьба с неблагоприятными условиями среды.

Под естественным отбором понимают избирательное (дифференциальное) воспроизведение генотипов (или генных комплексов). Приведенная формулировка применима к микроорганизмам, грибам, растениям и животным независимо от способа их размножения и продолжительности жизни индивидуума. Различают индивидуальный и групповой отбор. Любой групповой отбор всегда сводится в конце концов к отбору тех или иных индивидов. Отбор действует в популяциях.

Примеры действия естественного отбора. Внутрипопуляционный полиморфизм у богомолов, явление индустриального меланизма, повышение резистентности (устойчивости) крыс и насекомых к ядохимикатам, а микроорганизмов — к антибиотикам.

Основные формы отбора в популяциях: стабилизирующий, движущий и дизруптивный.

Рис. 20.1. Схема действия стабилизирующей (А), движущей (Б) и дизруптивной (В) форм естественного отбора. F—поколения. На популяционных кривых заштрихованы элиминируемые варианты. Величина дуги при отборе внутри одного потомства соответствует норме реакции

Другие формы естественного отбора. Частотно зависимый отбор, стратегии размножения, дестабилизирующий отбор, половой отбор. Половой отбор — не самостоятельный фактор эволюции, а всего лишь частный случай внутривидового естественного отбора.

Определение отбора как дифференциального размножения особей с разными генотипами тесно связано с признанием его творческой роли. Один и тот же материал (наследственная изменчивость) в зависимости от условий и направления отбора может привести к различным адаптациям.

5.3. Возникновение адаптаций – результат действия естественного отбора.

Результатом действия отбора является развитие адаптации, т.е. морфофизиологических приспособлений. Примерами адаптации служат главным образом всевозможные средства пассивной и активной защиты, дающие преимущества в борьбе за существование.

К средствам пассивной защиты относятся развитие панцирей, раковин, покровительственной (криптической) и расчленяющей окраски, маскировки, мимикрии и т.д. Предостерегающая окраска характерна для форм, имеющих эффективные средства защиты. Окраска, связанная с половым диморфизмом. Помимо окраски у организмов развиваются различные формы приспособительного поведения.  Забота о потомстве, характерна для многих видов животных, и также представляет собой форму адаптивного поведения, позволяющую сохранить гораздо большее количество потомков. Если организмы недостаточно проявляют или совсем не проявляют заботу о потомстве, то тогда, как правило, они обладают высокой плодовитостью. В этом случае вероятность выживания хотя бы некоторых потомков напрямую связана с их начальным количеством. Адаптации всегда носят относительный характер. 

5.4. Вид как результат микроэволюции.

Вид — это группа скрещивающихся естественных популяций, репродуктивно изолированных от других подобных групп. Видом организмов с бесполым способом размножения называют группу (клон), хорошо изолированную от других клонов и обладающую четкими морфофизиологическими различиями.

Критерии вида: 1) анатомо-морфологический критерий (учитывает особенности внешнего и внутреннего строения); 2) генетический (основан на сходстве генетической конституции различных уровней: начиная генным и заканчивая кариотипическим); 3) физиолого-биохимический (основан на сходстве функций и общего характера обменных процессов организмов); 4) географический (основан на сходстве распространения, ареалов); 5) экологический критерий (учитывается общность экологических ниш).

Видообразование — это процесс разделения во времени и пространстве единого прежде вида на два или несколько самостоятельных новых видов. Известно 2 формы видообразования: симпатрическое и аллопатрическое.

Симпатрическое видообразование характеризуется тем, что новый вид возникает внутри ареала исходного. Аллопатрическое (географическое) видообразование связано с пространственным разделением исходной популяции.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39678. СОДЕРЖАНИЕ КОММУНИКАЦИИ. СЕМИОТИКА ЯЗЫКА 55 KB
  СОДЕРЖАНИЕ КОММУНИКАЦИИ. Важнейшая функция социальной коммуникации прагматическую. Или иначе знак имеет большое значение для реализации целей коммуникации. Это в то же время приблизило семиотику к проблемам коммуникации в человеческом Проблема заключается в том как следует понимать высказывание Являются ли высказываниями например знак череп и скрещенные кости или предписывающие и запрещающие Дорожные знаки или актуализированное в речи слово Берегись Конечно данные знаки не отвечают определению высказывания как семиотической ячейки...
39679. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В КОММУНИКАТИВНЫХ СИСТЕМАХ 113.5 KB
  Структура знаний намного сложнее структуры информации. Потоки информации циркулирующие в обществе обслуживают различные социальные образования социальные институты организации группы и др. Или иначе массовая информация является видом социальной информации которым пользуется большая по величине масса людей как на этапе ее производства как и на этапах распространения и потребления. Массовая коммуникация как вид социальной коммуникации представляет собой процесс распространения массовой информации.
39680. ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОММУНИКАЦИИ 39 KB
  ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОММУНИКАЦИИ Для эффективной организации этой работы необходимо: ü осуществление всех мероприятий мониторинга в комплексе; ü сочетание мониторинга с другими методами сбора данных; ü учет правовых аспектов свободы средств массовой информации; ü учет точек критического состояния массовой аудитории при проведении мониторинга определение пороговых величин значений социальных индикаторов; ü учет обратных связей возникающих в процессе мониторинга. На первом этапе ставятся задачи связанные...
39681. КОММУНИКАЦИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СФЕРАХ ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ 57.5 KB
  Различие состоит в том что основной функцией PR является управленческая и приоритет отдается межличностной коммуникации. На отдельных предприятиях для внутренней коммуникации имеются замкнутые системы радиовещания и телевидения. Результативность коммуникации складывается из многих компонентов. Она зависит и от выбора слов и речевых образцов принятых в деловой сфере коммуникации и от правильная ориентация на тип коммуникации межличностной внутригрупповой или массовой.
39682. Коммуникаторы и коммуниканты как субъекты коммуникации 63.5 KB
  Исходным понятием для изучения коммуникативной личности понятие личность. Множественность подходов и многообразие теорий и концепций личности раскрывает сложность проблемы обоснования социально значимых признаков личности. Социологическая концепция личности сформировалась в конке 19 в начале 20 века. В зависимости от придаваемой роли стадиям процесса формирования личности различаются подходов в исследовании личности.
39683. АУДИТОРИЯ И КОММУНИКАЦИЯ 28 KB
  Информация пронизывает весь процесс управления все его стадии. В такой системе обратная связь проявляется как реакция на управленческое действие которое осуществляет субъект управления в виде системы информации о состоянии управляемого объекта и его изменении в соответствии с заданной программой. Наличие такой обратной связи позволяет корректировать управленческие действия в процессе управления социальным развитием. Таким способом через обратную связь объект управления воздействует на субъект управления и оперативно оценивается...
39684. Основные этапы развития отечественной отоларингологии 347.5 KB
  Конец эпохи средневековья и период Возрождения характеризуются заметным прогрессом в медицине и прежде всего в развитии анатомии человека в том числе и анатомии уха носа и горла. К первым отечественным руководствам по болезням уха носа и горла следует отнести соответствующий раздел капитального труда по хирургии выдержавшего с 1807 по 1823 г. описана операция на лобных пазухах носа. Основой объединения болезней уха носа и горла в специальную дисциплину явилось анатомотопографическое единство этих органов их тесная физиологическая и...
39685. Проектирование технологических процессов 1.21 MB
  Задачами технологического проектирования являются определение условий изготовления изделий определение типа производства видов исходных заготовок проектирование технологического маршрута обработки выявление необходимых средств производства и порядка их применения определение себестоимости и трудоемкости изготовления изделий определение исходных данных для календарного планирования для организации технического контроля определение состава рабочей силы. Руководящая информация включает: стандарты устанавливающие требования к...
39686. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ 70 KB
  Общие принципы технической подготовки производства Рациональная организация производственного процесса невозможна без проведения тщательной технической подготовки производства. Техническая подготовка производства включает в себя следующее. 1 Конструкторскую подготовку производства.