Дивергенция - это в биологии расхождение определенных признаков внутри одного вида. В результате подобного процесса происходит формирование новых групп особей.
В зависимости от того, насколько будут различаться по строению, а также варианту существования определенные живые организмы, будет и расхождение на различные пространства, такой процесс называется дивергенция (это в биологии). Примеры подобного явления можно привести практически для всех видов животных.
Чаще всего один участок либо определенную область стараются занимать животные, которые имеют сходную потребность к запасу пищи и ее качеству. Так что такое дивергенция в биологии? Определение данного явления допускает приобретение неродственными, различными группами, сходных признаков.
После того как через некоторый промежуток времени истощается запас пищи, животным приходится менять свое место обитания, искать новые территории для заселения. В том случае, когда на одном участке располагаются животные, имеющие различную потребность к условиям окружающей среды, между ними существует минимальная конкуренция.
Дарвином было определено, что на участке в один квадратный метр в природе могут встречаться до двадцати видов растений, которые принадлежат 8 семействам, 18 родам. Чем хороша дивергенция? Это в биологии процесс разветвления популяции.
К примеру, в результате подобного процесса появилось семь разных видов оленей. Это косуля, кабарга, марал, пятнистый олень, лось, лань, северный олень.
Дивергенция в биологии это процесс, который тесно связан с естественным отбором. Происходит постепенное вымирание одних видов, выживание других. Формы, которые максимально расходятся по признакам, обладают максимальными возможностями выживать при естественном отборе, оставлять качественное потомство. На этом примере можно подтвердить, что дивергенция в биологии является важным явлением. Между промежуточными особями конкуренция существенно выше, поэтому они со временем уменьшаются, затем полностью вымирают.
Так что же дивергенция представляет собой? Биология ее рассматривает как возможность подразделять один вид на несколько подвидов. Например, дельфины, являющиеся классом млекопитающих, ихтиозавры, относящиеся к пресмыкающимся, акулы из класса рыб обладают сходной формой тела. Причина заключается в том, что все они существуют в одинаковой среде, имеют сходные условия существования.
Внешнее сходство выявлено у лазающей агамы, хамелеона. Причины сходства разных систематических групп ученые объясняют сходной средой обитания. Например, организмы, которые обитают в воздухе, обладают крыльями. У бабочки они представлены в виде выростов тела. Для летучей мыши и птицы крылья являются измененными передними конечностями, то есть наблюдается дивергенция, это в биологии (примеры, особенности) подробно рассматривается в школьном курсе.
В переводе с греческого языка оно означает «идущий рядом». Данное эволюционное развитие предполагается для близких групп. Оно заключается в независимом получении ими аналогичных черт внешнего строения на базе особенностей, которые были унаследованы от совместных предков. Параллелизм распространен среди разных групп живых организмов в ходе их филогенеза (исторического развития).
К примеру, существовало три направления развития приспособления в эволюции ластоногих к водной среде обитания. Ластоногие и китообразные (тюлени, моржи) по мере приспособления к жизни в водной стихии вне зависимости друг от друга приобрели ласты. У некоторых видов крылатых насекомых передние крылья преобразовались в надкрылья. У кистеперых рыб развились признаки земноводных, появилось сходство с млекопитающими у зверозубых ящерок. В параллелизме сходство является подтверждением единства происхождения организмов, наличия у них аналогичных условий существования.
Дивергенция и конвергенция в биологии являются необратимыми процессами. Как только организм приспосабливается к новой среде и условиям своего существования, орган, подвергшийся изменению, исчезает.
Даже при возврате к первоначальным условиям жизни не наблюдается восстановление утраченного органа. В своих научных трудах Дарвин неоднократно говорил о том, что даже при идеальном повторе среды обитания у вида нет возможности восстановить свое первоначальное состояние, это и есть дивергенция и конвергенция в биологии. Примеры таких переходов можно привести для дельфинов, китов.
Внутреннее строение их плавника сохранило признаки типичной конечности наземного млекопитающего. Из-за мутаций постоянно осуществляется обновление генофонда всей популяции, не наблюдается повторения генофонда предыдущего поколения.
К примеру, киты и дельфины не превращались в рыб. В процессе их перехода из наземных животных в водных обитателей происходила только конвергенция конечностей.
Учитывая, что мутации вызывают обновления генофонда определенной популяции, отметим, что при этом не происходит его повторения. Если на определенном этапе эволюции из примитивных земноводных развились пресмыкающиеся, они уже не смогут породить земноводных.
На стебле иглицы есть толстые и блестящие листья. Они являются видоизмененными ветвями. В центре таких видоизменений располагаются истинные чешуевидные листочки. В весеннее время происходит появление цветов из пазухи таких чешуек, которые по мере роста превращаются в плоды.
Эволюция является неоднородным процессом. На протяжении миллионов лет на нашей планете в неизмененном виде находятся кистеперые рыбы, саблехвост, гатттерия. Биологи именуют их «живыми ископаемыми». Есть и такие организмы, которые подвергаются многочисленным изменениям. На эволюцию не оказывают влияния астрономические часы. Появление нового вида связано с определенным количеством поколений, а также с их приспособленностью к новым условиям обитания.
Эволюция снижается и замедляется в стабильных условиях окружающей среды. В условиях интенсивного отбора наблюдается ускорение этого процесса.
К примеру, в начале прошлого века для борьбы с вредителями применялся препарат ДДТ. Спустя несколько лет возникли формы, которые обладали повышенной устойчивостью к данному средству. После разработки антибиотиков появились устойчивые к ним микроорганизмы.
Итак, дивергенция всегда связана с приспособлением организмов к экологическим и географическим условиям существования. Она представляет собой результат действия естественного отбора.
Эволюционная форма групп живых организмов делится на дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.
1. Дивергенция - расхождение признаков внутри вида, которое приводит к образованию новых группировок особей. Чем больше различаются живые организмы по строению, способу существования, тем больше расходятся они на более разнообразные пространства. Обычно одну область или участок занимают животные с одинаковой потребностью к качеству и запасу пищи. Через определенное время, когда запас пищи заканчивается, животные вынуждены поменять местообитание, переселяться на новые места. Если на одной территории обитают животные с различной потребностью к условиям среды, то конкуренция между ними ослабевает. Так, Ч. Дарвин определил, что в природе на участке в 1 м2 встречается до 20 видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам. В процессе дивергенции от зачинающейся популяции расходятся как бы ветви дерева нескольких форм. Например, можно назвать семь видов оленей, сформировавшихся в результате дивергенции: пятнистый олень, марал, северный олень, лось, косуля, лань, кабарга (рис. 37).
Рис. 37. Многообразие видов оленей, возникших в результате дивергенции: 1 - пятнистый олень; 2 - марал; 3 - лань; 4 - северный олень; 5 - лось; 6" - косуля; 7 - кабарга
Под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений одни формы выживают, другие вымирают. Процессы вымирания и дивергенции тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно редеют и вымирают.
В результате дивергенции популяция одного вида подразделяется на подвиды. Подвид, образовавшийся под действием естественного отбора, по признакам наследственного изменения превращается в вид.
2. Конвергенция - приобретение сходных признаков у различных, неродственных групп. Например, у акулы (класс рыб), ихтиозавров (класс пресмыкающихся), дельфинов (класс млекопитающих) формы тела сходны. Это связано с тем, что у них одинаковые среда обитания (вода) и условия жизни. Хамелеон и лазающая агама, относящиеся к разным подотрядам, внешне очень похожи. Сходство различных систематических групп обусловлено жизнью в сходной среде обитания. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья. Крылья птицы и летучей мыши - измененные передние конечности, а крылья бабочки - выросты тела. Явление конвергенции широко распространено в животном мире.
3. Параллелизм (греч. parallelos - "рядом идущий") - эволюционное развитие генетически близких групп, заключающееся в независимом приобретении ими сходных черт строения на основании особенностей, унаследованных от общих предков. Параллелизм широко распространен среди различных групп организмов в процессе их исторического развития (филогенеза).
Например, приспособление к водному образу жизни в эволюции ластоногих развивалось в трех направлениях. У китообразных и ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени) в результате перехода к водному образу жизни, независимо друг от друга, появилось приспособление к воде - ласты. Преобразование передних крыльев у многих групп крылатых насекомых в надкрылья, развитие у кистеперых рыб признаков земноводных, возникновение признаков млекопитающих у зверозубых ящериц и т. д. Сходство в параллелизме указывает на единство происхождения организмов и наличие сходных условий существования.
Эволюция - необратимый процесс. У каждого организма, приспособленного к новым условиям, измененный орган исчезает. Вернувшись в прежнюю среду обитания, исчезнувший орган не восстанавливается. Еще Ч. Дарвин писал о необратимости эволюции: "Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию". Например, дельфины, киты никогда не становились рыбами. При переходе наземных животных в водную среду конвергентно изменяются конечности - при этом конвергенция участвует лишь в изменении внешнего строения органов.
Во внутреннем строении плавников дельфина, кита сохранены признаки пятипалой конечности млекопитающих. Так как мутация приводит к обновлению генофонда популяции, она никогда не повторяет генофонд прошлого поколения. Так, если на каком-то этапе от примитивных земноводных возникли пресмыкающиеся, то пресмыкающиеся не могут вновь дать начало земноводным.
На стебле вечнозеленого кустарника - иглицы имеются блестящие толстые листья. На самом деле это видоизмененные ветви. Настоящие чешуевидные листья располагаются в центральной части этих видоизмененных стеблей. Ранней весной из пазухи чешуек появляются цветы, из которых в дальнейшем развиваются плоды.
Листья у иглицы исчезли еще в древности, в процессе приспособления к засухе. Затем при переходе опять в водную среду вместо листьев у них появились ветви, похожие на листья.
Неоднородность эволюции. В течение нескольких сотен миллионов лет на Земле существуют в неизменном виде саблехвост, кистеперые рыбы, гаттерия. Их называют "живыми ископаемыми". Однако некоторые растения и животные изменяются быстро. Например, на Филиппинах и в Австралии за 800 тыс. лет появилось несколько новых родов грызунов. Приблизительно за 20 млн. лет на Байкале возникло 240 видов раков, принадлежащих к 34 новым родам. Темпы эволюции не определяются астрономическим временем. Возникновение нового вида определяется необходимым числом поколений и приспособленностью.
Темпы эволюции снижаются и замедляются в одинаковых устойчивых условиях среды (глубоководные океаны, пещерные воды). На островах, где мало хищников, естественный отбор идет очень медленно. Наоборот, где проходит интенсивный отбор, эволюция также протекает быстрее. Например, в 30-х годах XX в. против вредителей использовали ядовитый препарат (ДДТ). Через несколько лет появились устойчивые к препарату формы, которые быстро распространились на Земле. Широкое применение антибиотиков - пенициллина, стрептомицина, грамицидина - в 40-50-х годах XX в. привело к появлению устойчивых форм микроорганизмов.
Дивергенция. Конвергенция. Параллелизм. Необратимый процесс. "Живые ископаемые".
1.Эволюционные формы групп живых организмов: дивергенция, конвергенция, параллелизм.
2.Эволюция - необратимый процесс, т. е. исчезнувший вид или орган никогда не может вернуться к прежнему состоянию.
3.Темпы эволюции меняются.
1.Объясните на примере процесс дивергенции.
2.Опишите конвергенцию, разберите ее на примере.
1.Объясните необратимость эволюции на примерах растений.
2.В чем причина исчезновения некоторых форм, приобретенных во время дивергенции?
1.Докажите на примере неоднородность эволюции.
2.Разберите с помощью схемы или таблицы дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.
Конвергентная эволюция – это независимое друг от друга развитие похожих органов или возможностей у организмов, которые биологически не связаны напрямую друг с другом. В качестве примера можно привести развивавшиеся параллельно глаза головоногих моллюсков и млекопитающих. А также способность летать у некоторых насекомых, птиц, летучих мышей и костистых рыб. Частота, с которой обнаруживаются признаки конвергентной эволюции у живых организмов на , подтверждает гипотезу о том, что некоторые основные анатомические структуры и физиологические механизмы могут быть идентичными среди других форм жизни во Вселенной.
Одна из причин, по которой происходит конвергенция, заключается в том, что некоторые формы тела являются лучшими биологическими решениями основных проблем физики. Чтобы быстро и эффективно двигаться под водой, нужно гладкое тело с широким мускулистым хвостом или другими придатками для обеспечения движения вперед. Неудивительно, что киты напоминают рыб своим внешним обликом. Они, как и рыбы, имеют обтекаемую форму. У них есть мощный хвост, пара ласт, подобных передним плавникам, а в некоторых случаях даже спинной плавник вдоль спины.
Сто пятьдесят миллионов лет назад еще одно рыбоподобное существо плавало в океанах Земли. Хотя оно и вымерло 70 миллионов лет назад, найденные окаменелости костей позволили восстановить его внешний вид. Сохранившиеся скелеты не дают поводов сомневаться, что существо было рептилией. Из-за его замечательного сходства с рыбой его называли Ихтиозавр (ichthyosaur), или рыба-ящерица (по гречески icthys – рыба, sauros – ящерица).
Параллельно эволюционировавшие животные могут выглядеть одинаково, но легко доказать, что это совершенно разные существа с очень непохожими между собой предками. Сходство по внешнему виду абсолютно не связано с их близким родством.
Изолированные на австралийском континенте сумчатые млекопитающие смогли процветать в течение 150 миллионов лет. В большинстве других частей света они исчезли, поскольку конкуренция со стороны плацентарных млекопитающих оказалась слишком большой.
Австралия имеет хорошие условия для эволюции, и здесь появилось много разных сумчатых, заполнивших свои ниши. Сходство по внешнему виду между различными сумчатыми и плацентарными млекопитающими демонстрирует нам яркие примеры похожести. В Австралии есть свой волк – тасманский дьявол; есть свои «коты» (Dasyurus ) и «мыши» (Dasycercus ). Есть «муравьеды» и «ленивцы». Летающий фаланджер (Petaurus breviceps) сравним с летающими белками. А вомбат (Vombatidae) – с обыкновенными свиньями. В Австралии даже есть свой сумчатый крот!
Конечно, сумчатые и плацентарные – это млекопитающие, имеющие общую родословную в не слишком отдаленном прошлом. Однако конвергентная эволюция может создавать сходство между совершенно несвязанными существами. Насекомые и птицы на древе находятся невероятно далеко друг от друга. Но с первого взгляда трудно описать разницу между птицей и гигантской молью. Они не сильно различаются по размеру, обе не зависят от наличия нектара в цветах. И схожи способностью к парящим полетам.
Еще один замечательный пример – сходство между клювом утки (птицы) и клювом утконоса (млекопитающего). Оба существа получают пищу, просеивая грязь. Для реализации этой функции у них есть широкая сплюснутая морда. Она придает их головам сходство по внешнему виду.
Конвергенция не ограничивается животным царством. Растения, подверженные похожим внешним воздействиям, могут также напоминать друг друга в формах, которые они развили за миллионы лет эволюции. Сотни видов деревьев составляют три больших тропических леса мира. Однако даже часто сложно определить, к какому именно лесу относится тот или иной образец. Все деревья вырастают там до больших высот, не имеют ветвей на своих нижних стволах, имеют похожие листья и подобную кору.
В американских пустынях характерными растениями являются кактусы. Их стебли являются водохранилищами; они покрыты защитными шипами и не имеют листьев. Очень похожим на кактусы по всем этим признакам являются Эуфорбия (молочай), растение родом из Африки. Но, несмотря на кактусоподобный внешний вид, оно близко с кактусами не связано.
Согласно теории эволюции, все живые существа на Земле развивались от простейших форм к более сложным. Но если все двигалось по одной прямой, откуда тогда взялось такое разнообразие видов и популяций? Объяснить это явление может дивергенция и конвергенция. В биологии эти понятия обозначают особенности и закономерности развития видов.
Основная теория о развитии жизни на нашей планете, которую поддерживает наука, - это теория эволюции. Первые её положения и законы были сформулированы в XVII веке. Она подразумевает длительный естественный процесс изменений живых организмов до качественно нового уровня.
Теория предполагает развитие организмов от простейших до наиболее сложных форм, которое сопровождалось генетическими мутациями, адаптациями, вымиранием и образованием видов. Современная теория основывается на предположениях Чарльза Дарвина о естественном отборе и данных популяционной генетики о мутациях, генетических дрейфах, изменении частоты аллелей.
Эволюция подразумевает наличие у живых организмов общего корня, с которого и началось их развитие. При этом предположение об одном или паре прародителей необязательно. Ученые утверждают, что организмов-предков могло быть и больше, но все они принадлежали к родственным группам.
Главными закономерностями, по которым протекала эволюция, являются конвергенция и дивергенция. В биологии примеры и особенности этих процессов описал Чарльз Дарвин. Подробнее о том, что они представляют собой, расскажем ниже.
С латинского языка термин переводится как «расхождение» и может использоваться не только по отношению к живой природе. Дивергенция в биологии означает возникновение различия признаков у организмов. По своей сути это разнонаправленная изменчивость, которая возникает вследствие адаптации живых существ к разным условиям.
Она проявляется в изменении частей тела или некоторых органов и приобретении ими частично новых функций и возможностей. Дивергенция в биологии - обычное явление. Она появляется в результате естественного отбора, то есть борьбы за существование. Приобретение признаков уменьшает конкуренцию - каждая новая популяция может занять свою экологическую нишу, не затронув других особей. Она также возникает в результате изоляции.
Дивергенция может происходить на уровне вида, рода, семейства и отряда. С её помощью, например, класс млекопитающих разделился на грызунов, хищных, хоботных, китообразных, приматов и другие отряды. Они, в свою очередь, распались на более мелкие группы, которые отличаются внешним и внутренним строением.
Дивергенция приводит к тому, что появляются различные по строению организмы, которые принадлежат к одной систематической группе. Однако у них остается общая основа, видоизменившиеся части тела выполняют те же функции. Например, уши остаются ушами, только у одних они стали более вытянутыми, у других округлыми, крылья у одних птиц короткие, у других длинные.
Наглядным примером является вид конечностей у млекопитающих. У разных видов они отличаются в зависимости от способа жизни и среды обитания. Так, у кошачьих на лапах есть мягкие подушечки, а у приматов длинные и подвижные пальцы для захвата веток, у развились ласты, у коров - копыта. Понять, что такое дивергенция в биологии, можно на примере белянок. Бабочки этого семейства питаются разной пищей на стадии гусеницы: одни едят капусту, другие - репу, третьи - свеклу и т. д.
У растений расхождение признаков проявляется в форме листьев. У кактусов они стали колючками, у барбариса развились иглы. Также дивергенция прослеживается на уровне корневой системы. Некоторые растения имеют корни-присоски, у картофеля это клубни, у свеклы и моркови они прибавили толщины и превратились в корнеплоды.
Если дивергенция характерна для родственных организмов, то конвергенция, наоборот, наблюдается у отдаленных групп. Она проявляется в у систематически разных организмов. Как и дивергенция, появилась в результате естественного отбора, но в этом случае он направлен одинаково у разных видов, отрядов и т. д.
Животные или растения, которые принадлежат к абсолютно разным классам, приобретают одинаковые по строению и функциям органы. Это обусловлено общей средой обитания или схожестью образа жизни. Но их схожесть не распространяется на все тело, конвергенция затрагивает только те органы, которые необходимы для приспособленности к определенным условиям.
Так, животные, которые перемещаются по воздуху, имеют крылья. Но одни могут относиться к насекомым, а другие - к позвоночным. Обитающие в воде организмы имеют обтекаемую форму тела, хотя и не обязательно являются родственными друг другу.
Форма тела дельфинов, китов и рыб - типичная конвергенция. Из-за внешней схожести с акулами киты и дельфины вначале причислялись к рыбам. Позже было доказано, что они - млекопитающие, так как дышат легкими, появляются на свет путем живорождения и имеют ряд других признаков.
В качестве примера конвергенции можно привести крылья у летучих мышей, птиц и насекомых. Наличие этих органов связано со способом жизни животных, которые перемещаются при помощи полета. При этом вид и строение крыльев у них существенно отличаются.
Еще один пример - наличие жабр у рыб и у моллюсков. Иногда конвергенция проявляется и в отсутствии каких-либо органов. Так, на некоторых вулканических островах обитают бескрылые бабочки, мухи и другие насекомые.
Конвергенцией в биологии называют явление, когда совершенно разные изначально виды в процессе эволюции становятся похожими друг на друга. Например, киты и дельфины внешне очень похожи на рыб, и даже Линней, составляя первую классификацию живых организмов, ошибочно причислил их к рыбам. Но на самом деле киты и дельфины дышат лёгкими и произошли от сухопутных животных. Ближайшие их родственники — бегемоты, а совсем не рыбы. В этом посте — удивительные примеры конвергенции в живой природе.
Акула и касатка — два хищника, весьма похожи внешне. Но первая — рыба, в вторая — млекопитающее.
По ископаемым останкам учёные выяснили, как одна из ветвей древних парнокопытных перешла к водному образу жизни и стала внешне похожей на рыб. Их эволюция, занявшая около 50 млн. лет, выглядела примерно так:
эволюция китообразных
В процессе перехода к жизни в водной среде изменилась форма тела, лапы и хвост трансформировались в плавники, возникла способность надолго задерживать дыхание под водой. Но, будучи внешне похожими на рыб, киты и дельфины сильно от них отличаются — они теплокровные, не имеют жабр, выкармливают детёнышей молоком и имеют значительно более высокий уровнем интеллекта.
На самом деле примеров, когда природа находит похожие решения для совершенно разных видов животных или растений, огромное множество.
Вы, конечно, узнали растение на фото. Это кактус. А растение на нижнем фото?
Оно выглядит как кактус, но вовсе не кактус. Это один из видов молочая. Произрастая в очень похожих условиях жарких пустынь (одно — в Америке, а другое — в Африке), оба растения независимо друг от друга приобрели толстый стебель, чтобы накапливать влагу, и шипы для защиты от поедания животными.
Дикобразы, ежи и ехидны относятся к совершенно разным отрядам (а ехидна так и вообще яйцекладущее млекопитающее). Да и живут в совершенно разных местах. Тем не менее конвергенция сыграла свою роль — для защиты все эти животные вырастили иголки.
Дикобраз
