какие доказательства макроэволюции существуют
Макроэволюция: закономерности и доказательства, исследование палеонтологических данных
Макроэволюция — это процесс, который ведет к образованию надвидовых, систематических категорий (родов, семейств, отрядов). Для изучения макроэволюции требуются огромные промежутки времени, поэтому возникают трудности во время исследований. В конце 20 ст. с этой целью стали применять компьютерное моделирование.
Изучение макроэволюции и ее закономерности
При изучении макроэволюции были выявлены следующие закономерности:
Процессы, которые происходят на микро- или макроэволюционном уровне не имеют существенных отличий. Систематические единицы (таксоны) высшего ранга самостоятельно не возникают. Они образуются в результате появления новых видов, что обусловлено изменением генетической информации, дивергенцией и естественным отбором.
Макроэволюционные процессы возможны только благодаря микроэволюционным. Макроэволюция в отличие от микроэволюции ведет к образованию новых родов, семейств, классов, всех высших таксонов.
Микроэволюция обеспечивает изменения только внутривидовые и популяционные. Макроэволюция приводит к появлению новых органов, примеры: внутриутробное развитие потомства млекопитающих, живорождение, появление молочных желез.
Доказательства макроэволюции
Данные, подтверждающие возникновение новых надвидовых таксонов в эволюционной истории организмов сводятся к следующей таблице:
| Макроэволюция и ее доказательства | |
|---|---|
| Доказательства макроэволюции | Характеристика макроэволюции |
| Сравнительно анатомические | Представители животного мира имеют сходный план строения, что свидетельствует о единстве происхождения. Примером служит пятипалая конечность, зачатки которой встречались в плавниках кистеперых рыб. Теперь такое строение характерно для млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных, рыб. Доказательством макроэволюции служат также атавизмы и рудименты. Атавизмы — органы давних предков, которые развиваются у современных видов (человек может родиться с несколькими сосками или полностью покрыты волосами). Рудименты – органы, которые утратили свою роль, но не исчезли полностью (остатки третьего века, копчик). |
| Эмбриологические | Первые этапы развитиявсех позвоночных животных на эмбриональном уровне практически идентичны (форма тела, жаберные дуги, хвост, один круг кровообращения).Но постепенно по мере созревания и роста, отличия стают существенными, каждый организм развивается и приобретает черты своего вида. |
| Палеонтологические | Данная группа доказательств объединяет находки останков вымерших предков, которые относились к переходным формам. Они позволяют отследить путь от одного вида животных к другому. К примеру, найдена пятипалая лошадь, которая является предком современных видов, которые имеют один палец. Это свидетельствует, что у предков лошадей было по 5 пальцев на конечностях. |
| Биохимические | Одинаковый химический состав клеток, как современных представителей, так и их предков. Сходство генетической информации у всего живого (ДНК, РНК). Процессы пластического и энергетического обмена имеют единые принципы. Большинство живых существ для выживания используют универсальный источник энергии АТФ. Сходные также этапы расщепления питательных веществ (белков, жиров, углеводов), их зависимость от ферментативных систем. |
| Биогеографические | Распространение флоры и фауны на разных континентах Земли отражает процессы макроэволюции. Чем ближе находятся континенты, тем больше похожих видов их населяет, чем дольше они были в изоляции, тем больше отличий в животном и растительном мире. |
Какие доказательства макроэволюции дают нам палеонтологические данные?
Палеонтологические раскопки позволяют получить информацию о растениях и животных прошлого, возобновить прежний облик давно вымерших существ, установить связь между древними предками и современными потомками.
Изучение останков, полученных из земных пластов различных эр и эпох, дает возможность установить закономерности появления и развития разных видов. К примеру, самые древние пласты — это источники останков беспозвоночных животных, а более поздние пласты — хордовых. Молодые геологические слои содержат тела, похожие на современных животных и растений.
Ученые обнаружили также переходных существ, которые обладали свойствами древних и молодых видов. Такие находки доказывают существование макроэволюции. Ископаемая первоптица археоптерикс — связывает рептилий и птиц. Археоптерикс, как и рептилии, обладает длинным хвостом и несросшимися позвонками, а как птица — крыльями и покрывающими тело перьями.
Доказательством макроэволюции служат и филогенетические ряды. Сходство между остатками ранее живших животных и растений свидетельствует о происхождении одних видов от других.
Макроэволюция. Доказательства макроэволюции
Урок 8. Общая биология 11 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Макроэволюция. Доказательства макроэволюции»
Микроэволюция может осуществляться быстро, в довольно короткие моменты времени, например в результате мутации.
Мутации чаще носят рецессивный характер и редко полезны для вида. Зато те особи, у которых есть полезный признак, имеют преимущество в выживании перед остальными особями в популяции.
Например, жирафы, шея которых длиннее, могут доставать листья с тех деревьев, что выше. Особи с ярко выраженным признаком или выживают, или вымирают и так осуществляется микроэволюция, образуются новые подвиды и виды.
Таким образом, микроэволюция — это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях вида, приводящих к изменениям генофондов этих популяций и образованию новых видов.
Процесс образования из видов новых родов, из родов — новых семейств и так далее называют макроэволюцией.
Отличия макро- от микроэволюции качественные.
Макроэволюция — это надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, которая происходит внутри вида, внутри его популяций.
Другими словами, макроэвалюция это эволюционные процессы, существенные изменения внешнего строения и физиологии организмов, которые происходят над видом.
Например, бурый медведь и росомаха обыкновенная относятся к одному отряду хищные. Мы видим их внешние сходства, однако это совершенно разные семейства, роды и виды.
Если в результате микроэволюционных процессов образование новых подвидов и видов может происходить в короткие сроки, то макроэволюционные происходят за очень большие промежутки времени.
В результате микроэволюции изменяются уже имеющиеся структуры органов и систем, а в результате макроэволюции возникают совершенно новые структурные единицы, органы, системы органов, которых не было ранее.
Макроэволюция, так же как микроэволюция, носит дивергентный характер.
Дивергенция — это расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции, результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.
Дивергенция может возникнуть в следующих случаях:
1) в результате распада одного вида на два дочерних,
2) вследствие образования из исходной формы нескольких дочерних и 3) отщепления, когда предковый вид существует одновременно с дочерними, происшедшими из обособленных в разное время популяций.
Доказательства макроэволюции учёные обнаружили благодаря палеонтологическим данным, то есть ископаемым остаткам вымерших организмов.
Рассмотрим доказательства макроэволюции.
Палеонтологические доказательства макроэволюции
Палеонтологические данные позволяют узнать о растительном и животном мире прошлого, реконструировать внешний облик вымерших организмов, обнаружить связь между древнейшими и современными представителями флоры и фауны.
Убедительные доказательства изменений органического мира во времени даёт сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох.
К палеонтологическим доказательствам относятся нахождение остатков вымерших переходных форм, позволяющих проследить путь от одной группы живых существ к другой.
Обнаружение ископаемых останков археоптерикса позволило сделать вывод о существовании переходных форм между пресмыкающимися и птицами.
Археоптерикс — это небольшое животное, которое имело признаки птицы, но сохраняло ещё черты пресмыкающихся. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Признаки птиц: задние конечности с цевкой, наличие перьев, общий вид.
Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), грудные мышцы и мышцы крыльев. Позвоночник и ребра не являлись жёсткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц.
На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий. Они совмещали признаки млекопитающих и пресмыкающихся. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.
Ещё одним примером служат ихтиостеги — переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными.
У ихтиостег были ноги, но они, возможно, не использовались для ходьбы по суше. Ихтиостеги имели хвостовой плавник и некоторые органы чувств, функционирующие только в воде. Тело их было покрыто мелкими чешуйками.
Переходные формы сочетают в себе одновременно признаки как древних, так и более эволюционно молодых групп.
К сожалению, палеонтологических находок не очень много, и они не всегда могут ответить на все вопросы.
По целому ряду групп животных и растений палеонтологам удалось воссоздать непрерывные ряды форм от древнейших до современных, отражающие их эволюционные изменения, то есть филогенентические ряды.
Отечественный зоолог Владимир Онуфриевич Ковалевский воссоздал последовательный ряд ископаемых форм лошадиных ― филогенетический ряд. Который свидетельствует о том, что одни виды происходят от других.
Исследуя историю развития лошадей, Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн лет назад в лесах.
Во второй геологической эпохе ― эоцене стопа лошади имела четыре пальца.
В последней эпохе палеогенового периода ― олигоцене, наблюдалось смещение косточек. В первой эпохе неогенового периода ― миоцене, изменение стопы лошади продолжается. В эпохе четвертичного периода — плейстоцене, стопа лошади стала иметь один палец.
На эволюцию конечностей повлияло изменение климата Земли, в результате чего происходило сокращение площадей лесов и увеличение размеров степей.
И предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания ― степи.
Необходимость защиты от хищников и передвижений на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей — в данном случае уменьшению числа пальцев вплоть до одного.
Параллельно изменению конечностей происходило преобразование и всего организма.
Считается, что на все эти эволюционные изменения ушло 60─70 млн лет.
Следующими доказательствами макроэволюции являются эмбриологические доказательства
Учёный Карл Бэр один из основоположников эмбриологии и сравнительной анатомии. Он сформулировал законы зародышевого сходства:
— наиболее общие признаки любой крупной группы животных появляются у зародыша раньше, чем менее общие признаки;
— после формирования самых общих признаков появляются менее общие и так до появления особых признаков, свойственных данной группе;
— зародыш любого вида животных по мере развития становится все менее похожим на зародышей других видов и не проходит через поздние стадии их развития;
— зародыш высокоорганизованного вида может обладать сходством с зародышем более примитивного вида, но никогда не бывает похож на взрослую форму этого вида.
Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения.
Бэр установил, что в ходе развития куриного зародыша вначале проявляются свойства позвоночных, затем свойства класса птиц и лишь потом свойства данного конкретного вида — курицы.
Зародышевое развитие организмов убедительно доказывает степени родства между организмами.
По мере развития сходство между зародышами ослабевает, все более чётко проявляются черты тех классов, к которым они принадлежат. У курицы, свиньи и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародышей рыбы — плавники.
По мере эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.
Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного «ствола», который в ходе эволюции распался на множество «ветвей».
Сравнительно-анатомические доказательства макроэволюции
Все животные имеют единый план строения, что указывает на единство происхождения.
В частности, об общих предках рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих говорит строение гомологичных органов.
Гомологичные органы ― это сходные между собой по происхождению и строению органы, но выполняющие разные функции.
Примером гомологичных органов у животных могут служить передние конечности, состоящие из одинаковых костей, имеющих одинаковое происхождение, но выполняющих разные функции.
Гомологичные органы свидетельствуют о том, что в ходе приспособительной эволюции признаки претерпевают глубокие изменения, которые приводят к образованию новых видов, родов и более крупных систематических групп животных и растений.
О единых предках свидетельствуют и атавизмы — органы предков, развивающиеся иногда у современных существ.
Например, к атавизмам у человека относится возникновение многососковости, хвоста, сплошного волосяного покрова и т. п.
Ещё одно доказательство эволюции — наличие рудиментов — органов, утративших своё значение и находящихся на стадии исчезновения. У человека — это остатки третьего века, аппендикс, утрачиваемый волосяной покров и т. п.
Рудиментарные органы помогают установить путь филогенеза. Они подтверждают наличие родственных связей между современными и вымершими организмами. А также доказывают действие естественного отбора, удаляющего ненужный признак.
Доказательствами макроэволюции является и клеточное строение подавляющего числа организмов.
Биохимические доказательства эволюции
Осуществление генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот происходит по единому для всего живого на Земле механизму.
Также единообразие химического состава живых организмов (и их предковых форм).
Единообразие генетического кода (ДНК и РНК). Сходство химизма процессов энергетического обмена. Ферментативный характер биохимических процессов.
Все эти факты неоспоримо свидетельствуют о едином плане строения и общности происхождения всех организмов.
Макроэволюция. Доказательства макроэволюции
Вы будете перенаправлены на Автор24
Процесс макроэволюции
Макроэволюция – это процесс эволюции, в результате которого образуются систематические единицы, крупнее вида.
Синтетическая теория эволюции утверждает, что эволюционный процесс делится на две составляющие:
Доказательства макроэволюции
Доказательствами макроэволюции могут служить следующие тенденции:
Все доказательства эволюционного процесса, которые накапливаются в рамках одной науки, входят в состав одной группы эволюционных доказательств, и имеют название одноименное с данной наукой.
Палеонтологические доказательства эволюции представляют собой совокупность сведений, которые были получены из данных такой науки, как палеонтология.
Палеонтология – это наука, изучающая ископаемые остатки вымерших организмов. Ее основателем в нашей стране считается В.О. Ковалевский.
К доказательствам эволюции также относят наличие переходных форм и современных филогенетических рядов.
Ископаемыми переходными формами называют вымершие организмы, которые сочетают в себе признаки различных эволюционных групп: более молодых и более древних согласно эволюционному происхождению. Примером такой формы называют стегоцефалов и археоптериксов. Определенным связующим звеном между пресмыкающимися и млекопитающими можно назвать звероящера, который принадлежит к группе терапсид.
Готовые работы на аналогичную тему
Переходными формами от водорослей к высшим споровым называют псилофитов. Также палеонтологические доказательства описывают процесс происхождения семенных папоротников и саговниковых. Саговниковые являются переходной формой между цветковыми растениями и голосеменными растениями.
Также к палеонтологическим доказательствам эволюции относят филогенетические ряды. Такие ряды определены не только для позвоночных, но и для некоторых беспозвоночных животных. Палеонтологические доказательства эволюции являются максимально распространенными в современной эволюционной теории, также они более доступны для качественного анализа.
К эмбриологическим доказательствам эволюции относят сведения, полученные из науки, которая занимается исследованием зародышевого развития организмов. В рамках таких исследований были сформулированы закон зародышевого сходства К. Бэра, а также биогенетический закон Ф. Мюллера, которые также доказывают эволюцию.
Если сравнить развитие зародыша различных хордовых животных, то можно сформулировать определенные выводы, что и было сделано в начале 19 века ученым – натуралистом. К. Бэром.
Закон зародышевого сходства гласит: «Чем более ранние стадии индивидуального развития подвергаются исследованию, то больше между ними обнаруживается различных черт сходства».
Значительно позже биогенетический закон был дополнен А.Н. Северцовым, который показал, что в онтогенезе повторяются не взрослые формы предков, а их зародышевые формы с выпадением некоторых стадий. Биогенетический закон также доказывает наличие родственных связей между современными организмами, а также их предковыми формами.
Сравнительно-анатомические доказательства эволюции базируются на изучении строения организмов, которые принадлежат к различным систематическим группам. Доказательствами этого рода включают в себя гомологичные органы, атавизмы и рудименты.
Например, гомологичными органами растений являются: колючки кактуса, колючки барбариса, усики гороха и ловчие кувшины насекомоядных растений. Гомологичные органы позволяют установить родственные связи между организмами и доказывают действие разнонаправленного естественного отбора. Также они отражают некоторую степень приспособленности организмов к условиям среды обитания.
Аналогичные органы не дают возможность установить родственные связи между организмами, но позволяет доказать однонаправленность действия естественного отбора. Что касается рудиментов, то они представляют собой недоразвитые органы у современных организмов, которые были развиты у предков. Эти органы утратили свое значение и находятся в зачаточном состоянии. К примерам рудиментов можно отнести: недоразвитые глаза у пещерных видов животных и кротов, зачатки крыльев у птицы киви.
Рудименты являются доказательством эволюционного процесса потому, что подтверждают родственные связи между современными и вымершими организмами. Кроме того, рудименты показывают действие естественного отбора, который удаляет ненужный признак.
Атавизмы – это комплекс признаков, имевшихся у предковых форм того или иного вида, наблюдающихся у определенных современных организмов, как отклонение от нормативного развития.
Такие признаки утрачиваются в ходе всего эволюционного периода.
Также существуют молекулярно-генетические доказательства эволюции. Их основой являются сведения, полученные молекулярной биологией. Также в данном случае работают генетические знания, а также некоторые аспекты цитологических знаний.
Таким образом, доказательства эволюции получаются из различных областей знания. Палеонтология установила тот факт, что существуют филогенетические ряды и переходные формы для современных видов. Эмбриология выявила закон зародышевого сходства и биогенетический закон. Сравнительно – анатомические доказательства макроэволюции говорят о наличии гомологичных и аналогичных органов. Молекулярная биология и генетика доказывают единство происхождения всех форм жизни.
Макроэволюция. Доказательства эволюции. Направления и пути эволюции. Происхождение человека.
Макроэволюция
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В её основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции. Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.
Дивергенция и конвергенция
| Процесс | Характеристика | Примеры |
| Дивергенция | Расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разнородных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, рода на виды, семейства на роды и т. д. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. | Разные породы собак, расы человека, разные классы типа Хордовые. |
| Конвергенция | Схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в схожих условиях. | Акулы, ихтиозавры и дельфины имеют внешнее сходство, но принадлежат к разным систематическим группам — рыбам, пресмыкающимся и млекопитающим соответственно. |
В результате дивергенции формируются гомологичные органы, в процессе конвергенции — аналогичные. Гомологичные и аналогичные органы
Главные направления эволюции
Отечественные учёные А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили главные направления эволюции (биологический прогресс и биологический регресс) и главные пути эволюции (ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации). Ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации относят к биологическому прогрессу.
Деятельность человека является мощным фактором биологического прогресса одних видов (одомашненных животных, культурных растений, сорняков, вредителей и паразитов, болезнетворных микробов) и биологического регресса других видов (сокращается численность и сужается ареал соболя, на грани вымирания находится уссурийский тигр). Причина их вымирания заключается в том, что под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно быстрее, чем формируются приспособления.
Главные пути эволюции
Существуют три основных пути биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация.
Происхожение и эволюция человека
К. Линней, основатель первой классификации живых организмов, поместил человека в отряд приматов вместе с обезьянами и полуобезьянами.
Ж. Б. Ламарк, автор первой теории эволюции, предположил, что человек произошел от древних обезьян, перешедших к прямохождению.
Ч. Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) проанализировал обширные данные сравнительной анатомии, эмбриологии и систематики и распространил на человека основные положения эволюционной теории. В результате он обосновал идею родства человека и человекообразных обезьян, имевших общего предка, т. е. идею происхождения человека от «нижестоящей животной формы».
Человек занимает следующее положение в современной систематике живых организмов: тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Млекопитающие, подкласс Плацентарные, отряд Приматы, семейство Люди, род Человек, вид Человек разумный.
Систематика вида Человек разумный
| Систематические категории | Доказательства |
| Тип Хордовые | На ранних этапах эмбрионального развития внутренний скелет представлен хордой, глотка имеет жаберные щели, нервная трубка развивается над хордой, кишечная трубка формируется под хордой, тело имеет двустороннюю симметрию |
| Подтип Позвоночные | По мере развития хорда заменяется позвоночным столбом, формируется череп и челюстной аппарат, имеется пять отделов головного мозга, сердце располагается на брюшной стороне тела |
| Класс Млекопитающие | Имеются молочные, потовые и сальные железы, волосяной покров, диафрагма, четырёхкамерное сердце, позвоночник разделён на пять отделов, хорошо развита кора головного мозга, внутриутробное развитие зародыша, теплокровность |
| Подкласс Плацентарные | Имеется матка, питание плода осуществляется через плаценту, зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные |
| Отряд Приматы Человекообразные обезьяны | Передние конечности хватательного типа (первый палец противопоставлен остальным), имеются ногти, одна пара сосков молочных желёз, глаза расположены в одной плоскости, что обеспечивает объёмное зрение, происходит замена молочных зубов Сходное строение мозгового и лицевого отделов черепа, хорошо развитые лобные доли головного мозга, слабо развитая обонятельная зона, большое число извилин коры больших полушарий, наличие аппендикса, исчезновение хвостового отдела позвоночника, развитие мимической мускулатуры, сходные резус-факторы и группы крови (АВ0), наличие менструального цикла у самок; продолжительность беременности около девяти месяцев; сходство кариотипов; общие болезни и др. |
| Вид Человек разумный | Высокая степень развития головного мозга. Масса головного мозга человека в 2–2,5 раза больше массы мозга человекообразных обезьян. В результате у человека мозговой отдел черепа значительно преобладает над лицевым. Особенное развитие получила кора переднего мозга с большим количеством борозд и извилин. Значительно развиты теменные, лобные и височные доли, где расположены важнейшие центры психики и речи. Развитие мозга привело к появлению абстрактного мышления, сознания и речи. Прямохождение. Оно привело к ряду изменений в строении скелета (изгибы позвоночника, уплощенная грудная клетка, широкий таз, сводчатая стопа) и мускулатуры (сильное развитие мышц пояса нижних конечностей и самих нижних конечностей: ягодичных, икроножных и др.). Значительное противопоставление первого пальца руки остальным. Это делает человеческую кисть прекрасным органом труда. |
Родство человека и животных подтверждается наличием у него рудиментов и атавизмов.
Рудименты и атавизмы человека
Появление атавизмов свидетельствуют о том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в процессе эволюции в генофонде, но их действие при нормальном онтогенезе блокировано.
Рудименты встречаются практически у всех особей данного вида, а атавизмы являются отклонением от нормы.
Доказательствами происхождения человека от «ниже стоящей животной формы» являются пять групп фактов: