Introdução……………………………………………………………………………………………………….…… 3-4
Capítulo 1. Fatores de evolução: conceitos e termos básicos……………….……….5-7
Capítulo 2. Fatores de Evolução…………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 7-22
2.1. Hereditariedade e variabilidade …………………………………….………………… 7-10
2.2. Seleção natural…………………………………………………………………..………10-16
2.3. Luta pela existência……………………………………………………………………………………………16-17
2.4. Tamanho da população e deriva genética……………………………………….………..17-19
2.5. Isolamento…………………………………………………………………………….………………..20-21
2.6. Migrações…………………………………………………………………………………………….21-22
Conclusão………………………………………………………………………………………………….23
Lista de fontes utilizadas…………………………………………………………….24
A teoria da evolução ocupa uma posição central na biologia moderna, unindo todas as suas áreas e sendo seu base teórica. Não seria exagero dizer que um indicador da maturidade científica de ciências biológicas específicas é, por um lado, sua contribuição para a teoria da evolução e, por outro, o grau em que as conclusões destas últimas são usados em sua prática científica (para definir problemas, analisar os dados obtidos e construir teorias particulares). Ao mesmo tempo, a teoria da evolução tem o significado ideológico geral mais importante: uma certa atitude em relação aos problemas da evolução do mundo orgânico caracteriza vários conceitos filosóficos gerais (tanto materialistas quanto idealistas).
No processo de desenvolvimento histórico, algumas espécies morrem, outras mudam e dão origem a novas espécies. O que são espécies? As espécies realmente existem na natureza?
O termo "espécie" foi introduzido pela primeira vez pelo botânico inglês John Ray (1628-1705). O botânico sueco K. Linnaeus considerou a espécie como a principal unidade sistemática. Ele não era um defensor das visões evolucionárias e acreditava que as espécies não mudam com o tempo.
J. B. Lamarck observou que as diferenças entre algumas espécies são muito pequenas e, neste caso, é bastante difícil distinguir as espécies. Ele concluiu que as espécies não existem na natureza, e a sistemática foi inventada pelo homem por conveniência. Na realidade, apenas um indivíduo existe. O mundo orgânico é um conjunto de indivíduos ligados por laços de parentesco.
Como se pode ver, as visões de Linnaeus e Lamarck sobre a existência real de uma espécie eram diretamente opostas: Linnaeus acreditava que as espécies existem, são imutáveis; Lamarck negou a existência real de espécies na natureza.
Atualmente, o ponto de vista de Charles Darwin é geralmente aceito: as espécies realmente existem na natureza, mas sua constância é relativa; espécies surgem, se desenvolvem e então desaparecem ou mudam, dando origem a novas espécies.
VisãoÉ uma forma supra-organismal da existência da natureza viva. É uma coleção de indivíduos morfologicamente e fisiologicamente semelhantes, cruzando livremente e produzindo descendentes férteis, ocupando uma determinada área e vivendo em condições ecológicas semelhantes. As espécies diferem de muitas maneiras. Os critérios pelos quais os indivíduos pertencem à mesma espécie são apresentados na tabela.
Ver critérios
Ao determinar o pertencimento de um indivíduo a qualquer espécie, não se deve limitar a apenas um critério, mas é necessário utilizar todo o conjunto de critérios. Portanto, não é possível limitar apenas critério morfológico porque os indivíduos da mesma espécie podem diferir na aparência. Por exemplo, em muitos pássaros - pardais, bullfinches, faisões, os machos diferem significativamente das fêmeas.
Na natureza, o albinismo é difundido em animais, nos quais a síntese de pigmentos é interrompida nas células de indivíduos individuais como resultado de uma mutação. Animais com essas mutações são brancos. Seus olhos são vermelhos porque não há pigmento na íris, e os vasos sanguíneos aparecem através dela. Apesar das diferenças externas, tais indivíduos, como corvos brancos, camundongos, ouriços, tigres, pertencem à sua própria espécie e não são distinguidos em espécies independentes.
Na natureza, existem espécies gêmeas externamente quase indistinguíveis. Sim, antes mosquito da malária de fato, seis espécies foram nomeadas, semelhantes na aparência, mas não cruzadas e diferindo em outros critérios. No entanto, destes, apenas uma espécie se alimenta de sangue humano e espalha a malária.
Processos de vida em tipos diferentes muitas vezes procedem de forma muito semelhante. Ele fala de relatividade critério fisiológico. Por exemplo, em algumas espécies de peixes árticos, a taxa metabólica é a mesma que em peixes que vivem em águas tropicais.
Não pode usar um critério biológico molecular, uma vez que muitas macromoléculas (proteínas e DNA) possuem não apenas espécies, mas também especificidades individuais. Portanto, de acordo com indicadores bioquímicos, nem sempre é possível determinar se os indivíduos pertencem a uma ou a uma espécie diferente.
Critério genético também não universal. Primeiro, em espécies diferentes, o número e até a forma dos cromossomos podem ser os mesmos. Em segundo lugar, em uma espécie pode haver indivíduos com um número diferente de cromossomos. Assim, uma espécie de gorgulho tem formas diplóides (2p), triplóides (3p), tetraplóides (4p). Em terceiro lugar, às vezes, indivíduos de espécies diferentes podem cruzar e produzir descendentes férteis. Existem híbridos conhecidos de lobo e cão, iaque e gado, zibelina e marta. No reino vegetal, híbridos interespecíficos são bastante comuns, e às vezes há híbridos intergenéricos mais distantes.
não pode ser considerado universal critério geográfico, uma vez que os intervalos de muitas espécies na natureza coincidem (por exemplo, o intervalo de larício de Dahurian e álamo perfumado). Além disso, existem espécies cosmopolitas que são ubíquas e não têm um alcance claramente definido (algumas espécies de ervas daninhas, mosquitos, camundongos). As áreas de distribuição de algumas espécies que se dispersam rapidamente, como a mosca doméstica, estão mudando. Muitas aves migratórias têm diferentes áreas de nidificação e invernada. O critério ecológico não é universal, pois dentro de uma mesma área muitas espécies vivem em áreas muito diferentes. condições naturais. Assim, muitas plantas (por exemplo, grama de sofá, dente-de-leão) podem viver tanto na floresta quanto em prados de várzea.
As espécies realmente existem na natureza. São relativamente permanentes. As espécies podem ser distinguidas por critérios morfológicos, biológicos moleculares, genéticos, ecológicos, geográficos e fisiológicos. Ao determinar se um indivíduo pertence a uma determinada espécie, deve-se levar em conta não um critério, mas todo o seu complexo.
Você sabe que uma espécie é composta de populações. populaçãoé um grupo de indivíduos morfologicamente semelhantes da mesma espécie, cruzando-se livremente e ocupando um determinado habitat na área de distribuição da espécie.
Cada população tem seu próprio pool genético- a totalidade dos genótipos de todos os indivíduos da população. Os pools de genes de diferentes populações até mesmo da mesma espécie podem diferir.
O processo de formação de novas espécies começa dentro da população, ou seja, a população é a unidade elementar de evolução. Por que, então, uma população, e não uma espécie ou um indivíduo, é considerada uma unidade elementar de evolução?
Um indivíduo não pode evoluir. Pode mudar, adaptando-se às condições do ambiente externo. Mas essas mudanças não são evolutivas, pois não são herdadas. A espécie é geralmente heterogênea e consiste em um número de populações. A população é relativamente independente e pode existir por muito tempo sem conexão com outras populações da espécie. Todos os processos evolutivos ocorrem em uma população: mutações ocorrem em indivíduos, cruzamentos ocorrem entre indivíduos, há uma luta pela existência e seleção natural. Como resultado, o pool genético da população muda ao longo do tempo e se torna o ancestral de uma nova espécie. É por isso que a unidade elementar da evolução é a população, não a espécie.
Consideremos os padrões de herança de características em populações de diferentes tipos. Esses padrões são diferentes para organismos autofecundantes e dióicos. A autofecundação é especialmente comum em plantas. Em plantas autopolinizadoras, como ervilhas, trigo, cevada, aveia, as populações consistem nas chamadas linhagens homozigotas. O que explica sua homozigose? O fato é que durante a autopolinização, a proporção de homozigotos na população aumenta e a proporção de heterozigotos diminui.
Linha limpa são descendentes do mesmo indivíduo. É uma coleção de plantas autopolinizadoras.
O estudo da genética de populações começou em 1903 pelo cientista dinamarquês W. Johannsen. Ele estudou a população de uma planta de feijão autopolinizadora, que facilmente dá uma linhagem pura - um grupo de descendentes de um único indivíduo, cujos genótipos são idênticos.
Johannsen pegou as sementes de uma variedade de feijão e determinou a variabilidade de uma característica - a massa da semente. Descobriu-se que varia de 150 mg a 750 mg. O cientista semeou separadamente dois grupos de sementes: pesando de 250 a 350 mg e pesando de 550 a 650 mg. O peso médio das sementes de plantas recém-cultivadas foi de 443,4 mg no grupo leve e 518 mg no grupo pesado. Johannsen concluiu que a variedade original de feijão consistia em plantas geneticamente diferentes.
Por 6-7 gerações, o cientista realizou a seleção de sementes pesadas e leves de cada planta, ou seja, realizou a seleção em linhas puras. Como resultado, ele chegou à conclusão de que a seleção em linhagens puras não mudou para sementes leves ou pesadas, o que significa que a seleção não é efetiva em linhagens puras. E a variabilidade da massa de sementes dentro de uma linhagem pura é modificação, não hereditária e ocorre sob influência das condições ambientais.
Os padrões de herança de traços em populações de animais dióicos e plantas de polinização cruzada foram estabelecidos independentemente pelo matemático inglês J. Hardy e pelo médico alemão W. Weinberg em 1908-1909. Esse padrão, chamado de lei de Hardy-Weinberg, reflete a relação entre as frequências de alelos e genótipos nas populações. Essa lei explica como o equilíbrio genético é mantido em uma população, ou seja, o número de indivíduos com características dominantes e recessivas permanece em um determinado nível.
De acordo com essa lei, as frequências de alelos dominantes e recessivos em uma população permanecerão constantes de geração em geração sob certas condições: um número elevado de indivíduos na população; sua travessia livre; falta de seleção e migração de indivíduos; mesmo número de indivíduos com genótipos diferentes.
A violação de pelo menos uma dessas condições leva ao deslocamento de um alelo (por exemplo, A) por outro (a). Sob a influência da seleção natural, ondas populacionais e outros fatores de evolução, os indivíduos com o alelo dominante A expulsarão os indivíduos com o alelo recessivo a.
Em uma população, a proporção de indivíduos com diferentes genótipos pode mudar. Suponha que a composição genética da população fosse 20% AA, 50% Aa, 30% aa. Sob a influência de fatores evolutivos, pode ser: 40% AA, 50% Aa, 10% aa. Usando a lei de Hardy-Weinberg, pode-se calcular a frequência de ocorrência de qualquer dominante e gene recessivo na população, bem como qualquer genótipo.
Uma população é uma unidade elementar de evolução, pois possui relativa independência e seu pool genético pode mudar. Os padrões de herança são diferentes em populações de diferentes tipos. Em populações de plantas autopolinizadoras, a seleção ocorre entre linhagens puras. Em populações de animais dióicos e plantas de polinização cruzada, os padrões de herança obedecem à lei de Hardy-Weinberg.
De acordo com a lei de Hardy-Weinberg, sob condições relativamente constantes, a frequência alélica em uma população permanece inalterada de geração em geração. Nessas condições, a população está em estado de equilíbrio genético; nela não ocorrem mudanças evolutivas. No entanto, não existem condições ideais na natureza. Sob a influência de fatores evolutivos - o processo de mutação, isolamento, seleção natural, etc. - o equilíbrio genético na população é constantemente perturbado, ocorre um fenômeno evolutivo elementar - uma mudança no pool genético da população. Consideremos a ação de vários fatores de evolução.
Um dos principais fatores de evolução é o processo de mutação. As mutações foram descobertas no início do século 20. O botânico e geneticista holandês De Vries (1848-1935).
Ele considerou as mutações como a principal causa da evolução. Naquela época, apenas grandes mutações que afetavam o fenótipo eram conhecidas. Portanto, De Vries acreditava que as espécies surgem como resultado de grandes mutações imediatamente, abruptamente, sem seleção natural.
Outras pesquisas mostraram que muitas mutações grandes são prejudiciais. Portanto, muitos cientistas acreditavam que as mutações não poderiam servir de material para a evolução.
Só na década de 20. do nosso século, os cientistas domésticos S. S. Chetverikov (1880-1956) e I. I. Shmalgauzen (1884-1963) mostraram o papel das mutações na evolução. Constatou-se que qualquer população natural está saturada, como uma esponja, com várias mutações. Na maioria das vezes, as mutações são recessivas, estão em estado heterozigoto e não se manifestam fenotipicamente. São essas mutações que servem como base genética da evolução. Quando indivíduos heterozigotos são cruzados, essas mutações na prole podem passar para um estado homozigoto. A seleção de geração em geração preserva os indivíduos com mutações benéficas. Mutações benéficas são preservadas pela seleção natural, enquanto as nocivas são acumuladas em uma população de forma latente, criando uma reserva de variabilidade. Isso leva a uma mudança no pool genético da população.
O acúmulo de diferenças hereditárias entre populações é facilitado por isolamento, devido ao qual não há cruzamento entre indivíduos de diferentes populações e, portanto, não há troca de informações genéticas.
Em cada população, certas mutações benéficas se acumulam devido à seleção natural. Após várias gerações, populações isoladas que vivem em condições diferentes, será diferente de várias maneiras.
Difundido espacial, ou isolamento geográfico quando as populações estão separadas por várias barreiras: rios, montanhas, estepes, etc. Por exemplo, mesmo em rios muito espaçados vivem diferentes populações de peixes da mesma espécie.
Há também isolamento ambiental quando indivíduos de diferentes populações da mesma espécie preferem lugares e habitats diferentes. Assim, na Moldávia, o camundongo-de-garganta-amarela formou populações de florestas e estepes. Indivíduos de populações florestais são maiores, se alimentam de sementes espécies de árvores, e indivíduos das populações de estepe - sementes de cereais.
Isolamento fisiológico ocorre quando em indivíduos de diferentes populações a maturação das células germinativas ocorre em datas diferentes. Indivíduos de tais populações não podem cruzar. Por exemplo, duas populações de trutas vivem no Lago Sevan, que desovam em momentos diferentes, para que não se cruzem.
Há também isolamento comportamental. O comportamento de acasalamento de indivíduos de diferentes espécies varia. Isso os impede de cruzar. Isolamento mecânico associados a diferenças na estrutura dos órgãos reprodutivos.
Mudanças nas frequências alélicas em populações podem ocorrer não apenas sob a influência da seleção natural, mas também independentemente dela. A frequência do alelo pode mudar aleatoriamente. Por exemplo, a morte prematura de um indivíduo - o único proprietário de qualquer alelo levará ao desaparecimento desse alelo na população. Esse fenômeno recebeu o nome deriva genética.
Uma importante fonte de deriva genética são ondas populacionais- mudanças periódicas significativas no número de indivíduos na população. O número de indivíduos varia de ano para ano e depende de muitos fatores: quantidade de comida, condições climáticas, número de predadores, doenças em massa, etc. O papel das ondas populacionais na evolução foi estabelecido por S. S. Chetverikov, que mostrou que um mudança no número de indivíduos em uma população afeta a eficácia da seleção natural. Assim, com uma redução acentuada no tamanho de uma população, indivíduos com um determinado genótipo podem sobreviver acidentalmente. Por exemplo, indivíduos com os seguintes genótipos podem permanecer em uma população: 75% Aa, 20% AA, 5% aa. Os genótipos mais numerosos este caso Ah, eles vão determinar a composição genética da população até a próxima "onda".
A deriva genética geralmente reduz a variação genética em uma população, principalmente como resultado da perda de alelos raros. Este mecanismo de mudança evolutiva é especialmente eficaz em pequenas populações. No entanto, somente a seleção natural baseada na luta pela existência contribui para a preservação de indivíduos com determinado genótipo correspondente ao meio ambiente.
Um fenômeno evolutivo elementar - uma mudança no pool genético de uma população ocorre sob a influência de fatores elementares da evolução - o processo de mutação, isolamento, deriva genética, seleção natural. No entanto, a deriva genética, o isolamento e o processo de mutação não determinam a direção do processo evolutivo, ou seja, a sobrevivência de indivíduos com determinado genótipo correspondente ao ambiente. O único fator orientador da evolução é a seleção natural.
As principais disposições dos ensinamentos evolutivos de Ch. Darwin.
FORMAS DE SELEÇÃO NATURAL
| A FORMA SELEÇÃO |
AÇÃO | DIREÇÃO | RESULTADO | EXEMPLOS |
| Mudança | Quando as condições para a existência de organismos mudam | A favor de indivíduos com desvios da norma média | Surge uma nova forma intermediária, mais apropriada às condições alteradas | O surgimento de resistência de insetos a pesticidas; distribuição de borboletas de mariposa de cor escura em condições de escurecimento da casca de bétula por fumaça constante |
| Estabilizar rugindo |
Em condições imutáveis e constantes de existência | Contra indivíduos com desvios extremos emergentes da norma média da gravidade do traço | Preservação e fortalecimento da norma média de manifestação de um traço | Preservação do tamanho e da forma de uma flor em plantas polinizadas por insetos (as flores devem corresponder à forma e ao tamanho do corpo de um inseto polinizador, à estrutura de sua probóscide) |
| perturbador Nova Iorque |
Nas condições mutáveis da vida | A favor de organismos com desvios extremos da severidade média da característica | A formação de novas normas médias em vez das primeiras, que deixaram de corresponder às condições de vida | Com ventos fortes frequentes, insetos com asas bem desenvolvidas ou rudimentares persistem nas ilhas oceânicas. |
TIPOS DE SELEÇÃO NATURAL
Tendo trabalhado com esses tópicos, você deve ser capaz de:
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologia Geral". Moscou, "Iluminismo", 2000
Resumo de uma aula de biologia na 11ª série sobre o tema "Desenvolvimento dos ensinamentos evolutivos de Ch. Darwin".
Necessidade: "aprender a viver" e "viver para aprender".
Objetivo: estudar a essência da seleção natural e a luta pela existência como os principais fatores da evolução.
Familiarizar os alunos com a história da formação e desenvolvimento das ideias evolutivas;
Considere os pré-requisitos para o surgimento teoria evolutiva, para familiarizar os alunos com as opiniões de K. Linnaeus, J. B. Lamarck, J. Cuvier, K. Baer, C. Lyell;
Revelar as principais disposições da teoria evolutiva de Charles Darwin.
Tipo de aula: combinado. Equipamento: retratos de cientistas, fichas para consolidar o material estudado.
I Momento Organizacional:
II Atualização do conhecimento dos alunos:
1. Como você entende o que é evolução? (respostas das crianças)
III Aprendendo novo material:
slide número 1
Com o ditado do antigo filósofo grego Heráclito. “Tudo é e não é, porque embora chegue o momento em que é, imediatamente deixa de ser... torna-se novamente tópicos."
Mestre: Leia o ditado do antigo filósofo grego Heráclito. Como você entende essas palavras?
Na lição falaremos sobre o desenvolvimento dos ensinamentos evolutivos de Charles Darwin.
slide número 2
No slide você vê as tarefas da nossa aula.
Conhecer a história da formação e desenvolvimento das ideias evolutivas;
Considere os pré-requisitos para o surgimento da teoria evolucionária;
Apresente aos alunos obras de J-B Lamarck e outros cientistas.
Revelar as principais disposições da teoria evolutiva de Ch. Darwin.
A principal obra de Charles Darwin Sobre a Origem das Espécies, que mudou radicalmente a ideia de vida selvagem, apareceu em 1859. Este evento foi precedido por mais de vinte anos de trabalho no estudo e compreensão do rico material factual coletado tanto pelo próprio Darwin quanto por outros cientistas. Hoje vamos falar sobre as premissas básicas das ideias evolutivas, a primeira teoria evolutiva de Jean Baptiste Lamarck, aprender sobre a teoria da seleção artificial e natural de Charles Darwin.
Conceitos básicos da lição.
Anote os principais conceitos que você deve aprender na lição.
Evolução
variabilidade hereditária
Seleção natural
seleção artificial
Luta pela existência
slide número 4
Retrato de Charles Darwin e citação "Quanto mais conhecemos as leis imutáveis da natureza, mais incríveis milagres se tornam para nós."
slide número 5
Carlos Darwin.
Naturalista e viajante inglês. Ele foi um dos primeiros a perceber e demonstrar claramente que todos os tipos de organismos vivos evoluem no tempo a partir de ancestrais comuns. Em sua teoria, Darwin chamou a seleção natural e a variabilidade indefinida de a principal força motriz da evolução. As ideias e descobertas de Dravin formam a base da moderna teoria da evolução e formam a base da biologia.
Mestre: Vamos traçar as principais formas de formar a visão de mundo de Darwin e seu sistema de evidências.
Professor: O termo "evolução" (do latim evolução - implantação) foi introduzido no século XVIII pelo naturalista suíço Charles Bonnet.
Na biologia, a evolução é entendida como o desenvolvimento histórico irreversível da natureza. Na biologia, a evolução é vista como uma força. levando à formação de novas formas de organismos, como um processo pelo qual formas de vida pré-celular que surgiram há mais de 3 bilhões de anos deram origem aos organismos multicelulares extremamente complexos de nosso tempo.
slide número 8
(retrato de K. Linnaeus) O sistema de natureza orgânica de K. Linnaeus (1707-1778) - naturalista sueco.
Professor: A necessidade de agilizar o conhecimento acumulado rapidamente levou à necessidade de sistematizá-lo. Uma grande contribuição para a criação de um sistema da natureza foi feita pelo notável naturalista sueco Carl Linnaeus. O cientista descreveu mais de 8.000 espécies de plantas e mais de 4.000 espécies de animais, estabeleceu uma terminologia e uma ordem uniformes para descrever as espécies.
Para a unidade de classificação, ele tomou a forma - um conjunto de indivíduos semelhantes em estrutura.
Ele destacou três reinos: Plantas, Animais e Minerais.
Estabeleceu uma terminologia uniforme.
Ele consolidou o uso da nomenclatura binária (ou seja, dupla) na ciência para designar espécies. Cada espécie é designada por duas palavras. Por exemplo: gato doméstico (líbio).
Ele estabeleceu o princípio da subordinação: categorias vizinhas são conectadas não apenas por semelhança, mas também por parentesco, mas quanto mais distantes as categorias estão umas das outras, menor é o grau de parentesco.
A falácia de sua teoria:
Existem tantas espécies quantas o Criador criou.
O cientista em muitos casos combinou corretamente os tipos de organismos de acordo com a semelhança de sua estrutura. No entanto, a arbitrariedade na escolha das características para classificação levou Linnaeus a uma série de erros. Ele estava ciente da artificialidade de seu sistema e apontou a necessidade de desenvolver um sistema natural da natureza.
Mestre: Os fundamentos da primeira doutrina da evolução do mundo orgânico foram desenvolvidos e publicados na obra do naturalista francês Jean Baptiste Lamarck.
Teoria da evolução J.B. Lamarck.
(1744-1829) Os fundamentos da primeira doutrina da evolução do mundo orgânico foram desenvolvidos e publicados na obra Filosofia da Zoologia em 1809. naturalista francês Jean Baptiste Lamarck
Jean Baptiste Lamarck.
A ideia evolucionária é cuidadosamente desenvolvida, apoiada em inúmeros fatos, e se transforma em teoria.
Fornece evidências para a variabilidade das espécies.
Mecanismos errôneos de variabilidade:
1) o desejo dos organismos de melhorar;
2) a influência direta do ambiente externo e a herança de traços adquiridos durante a vida do organismo.
Professor: Na biologia, foram feitas várias descobertas importantes que se revelaram incompatíveis com as ideias sobre a imutabilidade da natureza, sobre a ausência de parentesco entre elas.
Retrato de Georges Cuvier - cientista francês (1769-1832)
Jorge Cuvier.
Ele estudou os órgãos dos vertebrados;
Instalado:
Todos os órgãos são partes de um sistema integral;
Nenhuma parte do corpo pode mudar sem uma mudança correspondente em outras partes;
Ele estabeleceu que a extinção de animais e plantas antigas poderia ser o resultado de grandes catástrofes de natureza geológica.
Slide 13 - Karl Baer - cientista russo (1792-1876)
Pela primeira vez ele descreveu o processo de surgimento de tecidos e órgãos durante o desenvolvimento do embrião.
Formulou a lei da semelhança germinal:
"A semelhança dos embriões de diferentes grupos sistemáticos testemunha a semelhança de sua origem"
Charles Lyell - cientista inglês (1797-1876)
Foi possível decifrar e datar a história geológica da Terra.
Mostrou que a construção de montanhas, vulcanismo, glaciações, torrentes, chuva, vento, marés, explicam as mudanças superfície da Terra, e, portanto, mudanças na composição do mundo orgânico.
Professor: O grande cientista inglês Charles Darwin desenvolveu uma teoria científica sobre a evolução da vida selvagem através da seleção natural baseada na síntese de uma enorme quantidade de fatos de vários campos da ciência e da prática agrícola.
Pré-requisitos para o surgimento da teoria evolutiva de Darwin.
1) Socioeconômico.
2) Científico.
Socio-econômico fundo.
O desenvolvimento da indústria na Inglaterra, o crescimento intensivo das cidades. O desenvolvimento de colônias, o rápido desenvolvimento de seleções, a criação de novas variedades de plantas e animais, a realização de inúmeras expedições científicas.
Antecedentes científicos.
Avanços na taxonomia de plantas e animais, desenvolvimento da biogeografia, anatomia comparada, embriologia e paleontologia, o surgimento da teoria celular e a teoria evolutiva de Lamarck.
Mestre: A teoria da evolução de Darwin é uma doutrina holística do desenvolvimento do mundo orgânico.
As principais disposições dos ensinamentos evolutivos de Charles Darwin.
Qualquer tipo de planta e animal na natureza tende a se reproduzir em progressão geométrica. Na natureza há uma luta contínua pela existência. Na luta pela existência, os indivíduos sobrevivem e deixam descendentes com um complexo de características e propriedades que lhes permite competir com mais sucesso com os outros. força motriz a mudança de espécies é a seleção natural.
Mestre: Na teoria da evolução de Darwin, o pré-requisito para a evolução é a variabilidade hereditária, e as forças motrizes da evolução são a luta pela existência e a seleção natural.
São mudanças nas características de um organismo devido a uma mudança no genótipo.
Combinativo - como resultado da recombinação de cromossomos no processo de reprodução sexual.
Mutacional - ocorre como resultado de uma mudança repentina no estado dos genes. O personagem é aleatório, sem direção.
Variabilidade hereditária (indeterminada)
A variação hereditária e a seleção humana são as forças motrizes da evolução.
No entanto, propriedades úteis do ponto de vista humano podem revelar-se inúteis e até prejudiciais na luta pela vida que ocorre em natureza selvagem.
A teoria da seleção artificial de Darwin.
A seleção artificial é o processo de criação de novas raças e variedades de animais. plantas cultivadas através da preservação e reprodução de indivíduos com certas características e propriedades que são valiosas para os seres humanos em várias gerações.
Formas de seleção artificial.
1. Consciente (metódico).
2. Inconsciente.
As características acumuladas pela seleção artificial são benéficas para os seres humanos, mas não necessariamente benéficas para os animais.
Consciente.
Seleção artificial (metodológica).
Com a seleção metódica, o criador seleciona de acordo com uma ou duas características.
As condições para o sucesso da seleção artificial metódica são um grande número inicial de indivíduos.
Seleção artificial inconsciente.
O homem não estabeleceu uma meta para criar uma determinada raça ou variedade.
Por exemplo: os piores animais foram mortos ou comidos primeiro, enquanto os mais valiosos foram preservados.
A doutrina da seleção natural de Darwin.
Como resultado da luta pela existência, ocorre a seleção natural - "A preservação das diferenças individuais favoráveis e a destruição das prejudiciais".
Acumulam-se caracteres úteis apenas para o organismo como um todo, pelo qual se formam espécies e variedades.
4. Consolidação do material estudado.
Professor: Trabalhe em cartões
Tarefa número 1
Quais afirmações são verdadeiras:
1. Lamarck criou o melhor sistema artificial (-)
2. Linnaeus acreditava que as espécies existem e não mudam (+)
3. Lamarck criou a primeira teoria evolucionária.
4. Lamarck acreditava que os organismos mudam de simples para complexos (+)
5. Lamarck negou a variabilidade das espécies (-)
6. Lineu dividiu todos os animais em 5 classes (-)
7. Lamarck acreditava que todos os traços adquiridos durante a vida são herdados pelos descendentes (+)
8. Linnaeus fixou o uso de nomenclatura binária (nomes duplos) para as espécies (+)
Responda as perguntas oralmente.
1. Como J.‑B. Lamarck explicou a diversidade de espécies na natureza?
2. Que pré-requisitos serviram de impulso para a criação da teoria evolutiva?
3. Quais são as principais disposições dos ensinamentos de Darwin?
A doutrina evolucionista é a ciência das causas, forças motrizes, mecanismos e padrões gerais do desenvolvimento histórico do mundo vivo. A evolução na biologia é chamada de desenvolvimento contínuo dirigido do mundo vivo, acompanhado por uma mudança na estrutura e nos níveis de organização de diferentes grupos de organismos, permitindo que eles se adaptem de forma mais eficaz e existam em uma variedade de condições de habitat.
A doutrina evolucionista é a base teórica da biologia, pois explica as principais características, padrões e formas de desenvolvimento do mundo orgânico, permite entender a razão da unidade e grande diversidade do mundo orgânico, descobrir as conexões históricas entre formas diferentes vida e prever o seu desenvolvimento no futuro. A doutrina evolucionista generaliza os dados de muitas ciências biológicas, permite entender os mecanismos e direções da variabilidade da matéria viva e usar esse conhecimento na prática do trabalho de seleção.
A doutrina evolucionista não surgiu imediatamente. Ele foi formado como resultado de uma longa luta entre dois sistemas de visão fundamentalmente opostos sobre a vida e sua origem - as ideias da criação divina do mundo e as ideias sobre a geração espontânea e o autodesenvolvimento da vida. Com base nessas visões, duas direções se desenvolveram na ciência - o criacionismo, que desenvolve as ideias da criação do mundo por Deus ou a Mente Superior, a segunda é o evolucionismo, que permite a possibilidade de geração espontânea e autodesenvolvimento do mundo orgânico. Havia também ideias sobre a eternidade da vida na natureza.
Já na antiguidade, essas idéias foram discutidas ativamente, e esses pensadores notáveis deram uma grande contribuição para o seu desenvolvimento.
O período pré-darwiniano de desenvolvimento de ideias evolutivas na biologia do tempo, como Tales de Mileto, Anaximandro, Anaxímenes, Heráclito, Empédocles, Demócrito, Platão, Aristóteles e muitos outros.
Na Idade Média, predominavam as ideias do criacionismo e da imutabilidade do mundo.
Os cientistas mais proeminentes do período pré-darwiniano no desenvolvimento da biologia foram K. Linnaeus e J. B. Lamarck.
Carl Linnaeus (1707-1778) - um excelente cientista sueco. Foi ele quem tentou generalizar os dados disponíveis na época sobre a diversidade do mundo orgânico e criar sua classificação científica, expondo seus pontos de vista sobre essas questões em The System of Nature (1735). Ele é o criador da taxonomia e da nomenclatura - as ciências sobre os princípios de classificação e as regras para sua nomenclatura. C. Linnaeus considerou a espécie como a principal categoria taxonômica em plantas e animais, definindo-a como um conjunto de indivíduos semelhantes que reproduzem sua própria espécie. Ele agrupou as espécies em gêneros. Em seu sistema, ele destacou cinco categorias taxonômicas de diferentes níveis: classe, ordem, gênero, espécie, variedade. Para os nomes das espécies, K. Linnaeus utilizou nomenclatura binária, ou seja, um nome duplo - indicando os nomes do gênero e da espécie (por exemplo, agaric, veado vermelho, etc., onde a primeira palavra é o nome do o gênero, e o segundo é a espécie). Ele fez descrições de espécies e seus nomes em latim, então aceitos na ciência. Isso facilitou muito o entendimento mútuo entre cientistas de diferentes países, pois em diferentes idiomas a mesma espécie pode ser chamada de forma completamente diferente. Portanto, até agora nomes científicos plantas, fungos ou quaisquer outros organismos, costuma-se escrever em latim, compreensível para especialistas de diferentes países. No total, K. Linnaeus compilou descrições de cerca de dez mil espécies de plantas e animais, combinando-as em 30 classes (24 classes de plantas e 6 classes de animais). No entanto, o sistema de K. Linnaeus era artificial, baseado apenas na semelhança sinais externos. Assim, ele atribuiu a classe dos vermes às cavidades intestinais, esponjas, equinodermos e até ciclóstomos, que agora pertencem a tipos de animais completamente diferentes. Ele dividiu as plantas em classes de acordo com a presença ou ausência de uma flor, a forma da flor e o número de estames e pistilos nela. Mas, ao mesmo tempo, ele atribuiu com razão o homem à ordem dos primatas. Foi um passo revolucionário para a época. Não é por acaso que a obra de K. Linnaeus por muito tempo foi proibido pelo Vaticano. K. Linnaeus considerava as espécies imutáveis, existindo no estado em que Deus as criou. Mas ele observou que as variedades podem mudar com o tempo. O grande mérito de K. Linnaeus é que sua taxonomia realmente refletia os resultados da evolução - a diversidade de organismos de formas simples a mais complexas, e categorias taxonômicas pela primeira vez determinaram a hierarquia e subordinação de diferentes grupos de organismos - de espécies às aulas.
Uma figura muito grande na biologia é Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) - um cientista francês que criou a primeira doutrina evolutiva holística, cujos fundamentos ele esboçou em seu trabalho "Filosofia da Zoologia" (1809). Nele, ele provou pela primeira vez que a variabilidade é inerente a todas as espécies. J. B. Lamarck considerou que as principais causas da variabilidade eram a influência do ambiente externo e o desejo de perfeição dos organismos vivos, que lhes foi instilado por Deus. Assim, de acordo com Lamarck, o processo de evolução é, por assim dizer, delineado pelo próprio Criador. Lamarck considerou o exercício ou não exercício de órgãos como o principal mecanismo para a variabilidade das espécies. Sob a influência das mudanças nas condições ambientais, os animais têm que mudar seus hábitos e formas de obter alimentos. Por exemplo, uma girafa, que tem que alcançar as folhas das árvores, acabou por esticar o pescoço (um exercício do órgão), e uma toupeira que vive no subsolo tem uma perda de visão (não exercício do órgão). Lamarck deu uma classificação mais detalhada dos animais em comparação com Lineu, distribuindo-os em 14 classes. Ele separou vertebrados de invertebrados. As 14 classes de animais por ele identificadas foram divididas de acordo com o grau de complexidade estrutural em 6 gradações (etapas de complicação). Assim, ele atribuiu pólipos à 1ª gradação, à 2ª - animais radiantes e vermes, à 3ª - insetos e aracnídeos, à 4ª - crustáceos, anelídeos, cracas e moluscos, à 5ª - peixes e répteis e à 6ª - aves, mamíferos e humanos. Ele notou com razão a origem das formas superiores de animais das inferiores e acreditava que o homem descendia dos macacos. O mérito de Lamarck é também a introdução dos termos "biologia" e "biosfera" na ciência, que posteriormente se difundiu.
Em meados do século 19, a ciência estava madura para a criação de uma doutrina evolutiva na biologia. Havia muitas razões para isso. Citaremos apenas alguns deles.
1. O fim da era das grandes descobertas geográficas (séculos XV-XVIII) mostrou à humanidade toda a diversidade do mundo.
Antes, durante mundo antigo, antiguidade, início e meados da Idade Média, as pessoas viviam em suas cidades e aldeias, e o alcance de suas viagens era limitado a apenas um pequeno conjunto de regiões adjacentes. Isso criou a ilusão de uniformidade e estabilidade do mundo circundante (ver artigo:). A era das viagens ao redor do mundo revelou a completa inconsistência dessas ideias. Surgiram inúmeras descrições das novas terras, sua natureza e as tribos, plantas e animais que as habitavam, que destruíram as visões usuais sobre a homogeneidade e a imutabilidade do mundo.
2. A colonização ativa de terras recém-descobertas por europeus exigiu a compilação descrições detalhadas natureza, clima e recursos dessas áreas, o que ampliou significativamente o conhecimento das pessoas sobre a natureza. Este trabalho envolveu não mais viajantes individuais, mas grandes massas de pessoas, o que contribuiu para a rápida disseminação de novos conhecimentos entre a população geral dos países europeus.
3. Desenvolvimento do capitalismo nos países Europa Ocidental progresso acelerado em tecnologia e pesquisa científica necessária para o desenvolvimento da indústria.
4. O desenvolvimento intensivo da ciência, por sua vez, acelerou o processo de criação da doutrina evolutiva. Neste momento, muitas ciências sobre a natureza estão se desenvolvendo ativamente, testemunhando sua integridade e um certo desenvolvimento: a geologia, que mostrou a unidade da estrutura dos minerais e pedras dentro diferentes regiões Terra; paleontologia, que acumulou um grande número de fósseis, plantas e animais há muito extintos, que testemunhavam a antiguidade da vida e a mudança de algumas de suas formas por outras. Além disso, foram descobertos organismos fósseis que são claramente ligações de transição entre as formas agora existentes e as extintas. Esses fatos exigiam sua explicação. Os avanços na anatomia comparada revelaram a estrutura comum de muitos grupos de plantas e animais e mostraram a existência de formas de transição entre grupos individuais de organismos. A citologia revelou o caráter geral da estrutura celular de plantas e animais. A embriologia encontrou semelhanças no desenvolvimento de embriões em diferentes grupos de animais. Progressos significativos foram feitos no campo do melhoramento vegetal e animal, indicando a possibilidade de alterar artificialmente suas formas e produtividade.
Tudo isso em conjunto preparou a base e as condições para o desenvolvimento da doutrina evolucionária.
Os fundamentos da moderna teoria da evolução foram criados pelo destacado cientista enciclopédico inglês Charles Darwin (1809-1882). Independentemente dele, um compatriota de Charles Darwin, o zoólogo Alfred Wallace (1823-1913), trabalhou na mesma época e chegou a conclusões muito próximas.
Os interesses científicos de Charles Darwin como naturalista eram extremamente diversos: ele se dedicava à botânica, zoologia, geologia, paleontologia, teologia, interessava-se por questões de seleção, etc. idéias foi jogado por uma viagem de volta ao mundo como parte do navio "Beagle" em 1831-1836. Lá ele pôde estudar minuciosamente as especificidades da fauna das Ilhas Galápagos, América do Sul e várias outras regiões do mundo. Já nesse período, Ch. Darwin começou a formar as principais ideias evolutivas e se aproximava da descoberta do princípio da divergência - a divergência de signos nos descendentes ancestral comum como um mecanismo de forma e especiação. Um papel importante na formação das ideias evolutivas de Charles Darwin foi desempenhado por sua participação em escavações paleontológicas no Uruguai, onde conheceu algumas formas extintas de preguiças gigantes, tatus e vários invertebrados. Retornando da expedição, Charles Darwin escreveu uma série de monografias e fez apresentações que lhe trouxeram reconhecimento da comunidade científica e grande popularidade.
Analisando as taxas de reprodução e o número real de populações na natureza, Charles Darwin se questionou sobre as razões da extinção de algumas formas e a sobrevivência de outras. Para resolver esse problema, ele se vale das ideias de Thomas Malthus (1766-1834) sobre a luta pela existência na sociedade humana, expostas por este em sua obra "Uma experiência no direito da população".
Assim, C. Darwin tinha suas próprias idéias sobre o papel da luta pela existência nos processos de sobrevivência das espécies na natureza e a importância da seleção natural como o fator mais importante na determinação da direção da evolução. Ch. Darwin considerava que os principais mecanismos da luta pela existência eram a competição intra e interespecífica, e a morte seletiva era considerada por ele como a base da seleção natural. Esses processos podem ser acelerados pelo isolamento espacial das populações. C. Darwin observou muito corretamente que não são indivíduos individuais que evoluem, mas espécies e populações intraespecíficas, ou seja, o processo evolutivo ocorre no nível supraorganismático.
Ch. Darwin atribuiu um papel especial na evolução à variabilidade hereditária dos organismos nas populações e à reprodução sexuada dos organismos como um dos principais fatores da seleção natural.
Ch. Darwin considerou o processo de especiação gradual, ele traçou certos paralelos com o mel por seleção natural e artificial, levando à formação de subespécies, espécies e raças ou variedades de animais e plantas. Ele também enfatizou a importância de outras ciências (paleontologia, biogeografia, embriologia) para provar a evolução. Esses trabalhos foram premiados com o mais alto prêmio da Royal Society. A quintessência dessas obras foi a obra "A Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural ou a Preservação das Raças Favorecidas (Formas, Raças) na Luta pela Vida", publicada por C. Darwin em 1859 e não perdeu seu significado na nosso tempo.
A. Wallace apresentou visões muito semelhantes sobre a evolução do mundo vivo e seus mecanismos. Mesmo muitos termos nas obras de ambos os cientistas coincidiram.
A. Wallace voltou-se para C. Darwin, como um evolucionista conhecido, com um pedido para revisar e comentar seu trabalho. Os relatórios de ambos os cientistas sobre este tema foram publicados em um volume dos Proceedings of the Linnean Society, e o próprio A. Wallace e a comunidade científica reconheceram unanimemente a prioridade de Charles Darwin nestes assuntos. A própria doutrina evolutiva por muito tempo levou o nome de seu fundador - darwinismo.
O mérito mais importante de Charles Darwin e A. Wallace foi que eles identificaram o principal fator da evolução - a seleção natural - e assim descobriram as causas da evolução do mundo vivo.
A unidade evolutiva básica é a espécie. É a espécie, de acordo com Charles Darwin, que é o elo central no processo evolutivo. A própria ideia de espécie foi formulada em tempos antigos Aristóteles, que considerava uma espécie como uma coleção de indivíduos semelhantes. Aproximadamente as mesmas idéias sobre a espécie foram aderidas por K. Linnaeus, considerando-a como uma estrutura biológica e sistemática independente, discreta e imutável. Atualmente, a espécie é considerada como um grupo de indivíduos que realmente existe na natureza. As restantes categorias sistemáticas são, em certa medida, derivadas das espécies, distinguidas pelos cientistas com base em certos caracteres (géneros, famílias, etc.).
NO biologia moderna uma espécie é um conjunto de populações de indivíduos que possuem semelhança hereditária de características morfológicas, fisiológicas e bioquímicas, cruzam-se livremente e dão descendentes férteis, adaptados a certas condições de vida e ocupando um determinado território - área. Uma espécie é a principal unidade estrutural e taxonômica no sistema da natureza viva e um estágio qualitativo na evolução dos organismos.
Cada espécie é caracterizada por muitas características, que são chamadas de critérios de espécie.
1. Os critérios morfológicos incluem a semelhança da estrutura externa e interna (anatômica) dos organismos. Os caracteres morfológicos são muito variáveis. Por exemplo, as árvores que crescem em uma floresta densa e em espaços abertos parecem diferentes. Às vezes, dentro da mesma espécie, pode haver indivíduos que diferem muito na morfologia. Esse fenômeno é chamado de polimorfismo. Isso pode ser devido à presença de diferentes estágios de desenvolvimento de plantas e animais, alternância de gerações sexuadas e assexuadas, etc. Assim, os estágios larval e adulto de muitos insetos são completamente diferentes entre si. Morfologicamente, os estágios de água-viva e pólipos em celenterados, gametófito e esporófito em samambaias, etc., diferem.
Se os indivíduos diferem em dois tipos morfológicos, eles são chamados de dimórficos (por exemplo, dimorfismo sexual).
No entanto, há casos de alta similaridade morfológica de diferentes espécies. Essas espécies são chamadas de espécies irmãs.
Sem saber tudo isso, cada tipo morfológico específico pode ser tomado como uma espécie independente, ou, ao contrário, espécies diferentes, mas morfologicamente semelhantes podem ser atribuídas incorretamente a uma espécie. Nesse caminho, critério morfológico não pode ser único na definição de uma visão.
2. O critério genético de uma espécie implica a existência de uma espécie como um sistema genético integral que compõe o pool genético da espécie (a totalidade dos genótipos de todos os indivíduos pertencentes a esta espécie).
Cada espécie é caracterizada por um certo conjunto de cromossomos (em humanos, por exemplo, o conjunto diplóide de cromossomos 2n é 46), uma certa forma, estrutura, tamanho e cor dos cromossomos. Em espécies diferentes, o número de cromossomos não é o mesmo, e por este critério pode-se distinguir facilmente espécies que são muito próximas em morfologia (espécies gêmeas). Assim, muito semelhantes entre si espécies de ratos comuns com 46 e 54 cromossomos, os ratos pretos (com conjuntos diplóides de cromossomos 38 e 42) foram divididos. O número diferente de cromossomos nas diferentes espécies permite que os indivíduos cruzem livremente com representantes de sua própria espécie, formando descendentes viáveis e férteis, mas, via de regra, proporciona isolamento genético parcial ou completo ao cruzar com indivíduos de outras espécies - causando a morte de gametas, zigotos, embriões, ou levando à formação de descendentes inviáveis ou estéreis (lembre-se, por exemplo, uma mula - um híbrido estéril de um burro e um cavalo, um hinny - um híbrido estéril de um cavalo e um asno).
Atualmente, os critérios genéticos de uma espécie são complementados por análises moleculares de DNA e RNA (mapeamento gênico, determinação da sequência de nucleotídeos em moléculas de ácido nucléico, etc.). Isso permite não só separar espécies intimamente relacionadas, mas também determinar o grau de parentesco ou afastamento de diferentes espécies, facilita a análise filogenética de certos grupos de espécies, o que possibilita identificar laços familiares entre diferentes espécies e grupos de organismos e a sequência de sua formação.
No entanto, apesar das grandes possibilidades de análises genéticas, elas também não podem ser critérios absolutos para a identificação das espécies. Por exemplo, o mesmo número de conjuntos de cromossomos pode estar em representantes de grupos completamente diferentes de plantas, fungos ou animais. Na natureza, também há casos cruzamentos interespecíficos com a obtenção de descendentes viáveis e prolíficos (por exemplo, em algumas espécies de canários, tentilhões, salgueiros, choupos, etc.).
3. O critério fisiológico inclui a unidade de todos os processos vitais em todos os indivíduos da mesma espécie. Estes são os mesmos métodos de nutrição, metabolismo, reprodução, etc. Essa semelhança ritmos biológicos indivíduos da mesma espécie (períodos de atividade e repouso, hibernação de inverno ou verão). Essas características também são uma característica importante da espécie, mas não a única.
4. Os critérios bioquímicos de uma espécie incluem, por exemplo, a semelhança da estrutura das proteínas, a composição química das células e tecidos, a totalidade de todos os processos químicos que ocorrem em todos os representantes da espécie, etc. A capacidade de alguns tipos de organismos de formar compostos biologicamente ativos (como antibióticos, toxinas, alcalóides, etc.) matéria orgânica(ácidos orgânicos, aminoácidos, álcoois, pigmentos, carboidratos, hidrocarbonetos, etc.), que é amplamente utilizado pelo homem em diversas tecnologias biológicas. Essas também são características muito importantes da espécie, complementando suas outras características.
5. O critério ecológico de uma espécie inclui a descrição de seu nicho ecológico. Esta é uma característica muito importante de uma espécie, refletindo seu lugar e papel nas biocenoses e nos ciclos biogeoquímicos de substâncias na natureza. Inclui as características dos habitats das espécies, a diversidade das suas relações bióticas (local e papel nas cadeias alimentares, a presença de simbiontes ou inimigos, etc.), a dependência de fatores naturais (temperatura, humidade, iluminação, acidez e sal composição do ambiente, etc.), períodos e ritmos de atividade, participação nas transformações de certas ou substâncias (oxidação ou redução, enxofre, nitrogênio, decomposição de proteínas, celulose, lignina ou outras compostos orgânicos etc.). Ou seja, um nicho ecológico é uma descrição completa de onde uma espécie ocorre na natureza, quando está ativa, em que e como sua atividade vital se manifesta. Mas nem sempre esse critério é suficiente para determinar a espécie.
6. O critério geográfico inclui as características e tamanho da área de distribuição ocupada pela espécie no planeta. Nesta área, a espécie ocorre e passa por um ciclo completo de desenvolvimento. A distribuição é chamada de primária se a formação da espécie ocorreu precisamente neste território, e secundária se os territórios foram ocupados pela espécie como resultado de migrações aleatórias, desastres naturais, movimento humano, etc. A distribuição pode ser contínua se a espécie ocorre em todo o seu espaço em habitats adequados. Se o intervalo se divide em vários territórios desconexos e remotos, entre os quais a migração ou a troca de esporos e sementes não é mais possível, é chamado de descontínuo. Há também áreas relíquias ocupadas por espécies antigas que sobreviveram acidentalmente.
Espécies que ocupam vastas extensões da terra e são encontradas em diferentes zonas ecológicas e geográficas são chamadas de cosmopolitas, e aquelas que ocupam apenas pequenos territórios (locais) e não são encontradas em outros lugares são chamadas de endêmicas.
Espécies com extensas áreas de distribuição são caracterizadas por uma certa variabilidade geográfica, chamada variabilidade clinal. Nesta última espécie, também é possível ter formas geográficas e raças e certos ecótipos adaptados a habitats específicos dentro da área de distribuição.
Como observado acima, nenhum dos critérios acima é suficiente para caracterizar as espécies, e esta última só pode ser caracterizada por um conjunto de características.
Uma espécie é formada por populações. Uma população é um conjunto de indivíduos da mesma espécie que possuem um pool genético comum, habitam um determinado território (parte da distribuição da espécie) e se reproduzem por cruzamento livre. As populações, por sua vez, são constituídas por grupos menores de indivíduos - famílias, demes, parcelas, etc., ligados entre si pela unidade do território ocupado e pela possibilidade de cruzamentos livres.
A conexão dos pais com a prole garante a continuidade da população no tempo (a presença de várias gerações de indivíduos na população), e a reprodução sexual livre mantém a unidade genética da população no espaço.
As populações são a unidade estrutural das espécies e a unidade elementar de evolução.
As populações são grupos dinâmicos, podem unir-se entre si, dividir-se em populações filhas, migrar, alterar o seu número segundo as condições de existência, adaptar-se a certas condições de vida, morrer em condições adversas.
As populações são distribuídas de forma muito desigual dentro do alcance das espécies. Haverá mais deles e eles serão mais numerosos em condições favoráveis de existência. Pelo contrário, em condições desfavoráveis e nos limites da cordilheira, serão raros e poucos em número. Às vezes, as populações têm uma distribuição insular ou local, por exemplo, bosques de bétulas nos Urais e na Sibéria ou bosques e florestas de várzea na zona de estepe.
O número de indivíduos por uma determinada unidade de área ou volume do ambiente é chamado de densidade da população. A densidade populacional varia muito em diferentes estações e anos. Muda mais acentuadamente em pequenos organismos (por exemplo, em mosquitos, algas que causam floração de reservatórios, etc.). Em grandes organismos, o número e a densidade de populações são mais estáveis (por exemplo, em plantas lenhosas).
Cada população é caracterizada por uma certa estrutura, que depende da proporção de indivíduos de diferentes sexos nela. estrutura sexual), era ( estrutura etária), tamanhos, diferentes genótipos (estrutura genética), etc. A estrutura etária das populações pode ser muito complexa. Isso pode ser observado mais claramente em plantas lenhosas, onde indivíduos individuais podem existir por muitas dezenas e até centenas de anos, participando ativamente dos processos de polinização cruzada. Assim, formam-se populações, constituídas por muitas gerações relacionadas entre si. Em outras populações, a estrutura etária pode ser muito simples, como em anuais que são grupos coevos.
As populações estão em constante mudança no tempo e no espaço, e são essas mudanças que constituem os processos evolutivos elementares. É por isso que as populações são chamadas de estrutura elementar em evolução.
Os mecanismos e padrões de variabilidade populacional na natureza e sua base genética foram estudados em detalhes pelos maiores geneticistas e evolucionistas russos A. S. Serebrovsky (1892-1948) e S. S. Chetverikov (1880-1959). Seus trabalhos e os trabalhos de seus seguidores criaram as bases da genética de populações.
Ch. Darwin chamou de divergência a divergência de características no processo de evolução, levando ao surgimento de novas formas ou taxa de organismos derivados de um ancestral comum. A divergência também leva à transformação de alguns órgãos do corpo em outros em conexão com o desempenho de novas funções. Por exemplo, após o surgimento dos vertebrados em terra, seus membros anteriores sofreram mudanças significativas dependendo do desenvolvimento de certos tipos de habitats e estilo de vida (correr em lagartos, lobos, gatos, veados ou outros, escavar em toupeiras, asas em pássaros, como em ratos voadores, agarrar em macacos, uma mão em humanos, nadadeiras durante o desenvolvimento secundário ambiente aquático ictiossauros, morsas ou cetáceos, etc.). Tais órgãos, tendo uma origem comum, mas desempenhando funções diferentes, são chamados de homólogos. Órgãos homólogos são folhas de plantas, gavinhas de ervilha, espinhos de cactos, espinhos de bérberis, etc.
Convergência é a ocorrência independente de características semelhantes em organismos de origem diferente (não relacionados entre si), ou em órgãos de origem diferente, mas desempenhando funções semelhantes. Na maioria das vezes, a convergência ocorre quando tipos semelhantes de habitats são povoados. Por exemplo, semelhança convergente nota-se nas asas de borboletas e morcegos, nos membros escavadores de toupeiras e ursos, nas brânquias de peixes e crustáceos, nas pernas de lagomorfos e gafanhotos, etc. realizou, por exemplo, a incrível semelhança na estrutura dos olhos de mamíferos e cefalópodes. Mas, de qualquer forma, esses órgãos são formados a partir de diferentes partes dos embriões desses animais.
O paralelismo é um tipo de evolução em que a semelhança convergente surge com base em órgãos homólogos. Órgãos homólogos ou formas morfológicas que antes tinham uma origem comum, mas depois mudaram e deixaram de ser semelhantes entre si, sob novas condições adquirem novamente características de grande semelhança. Esta é uma semelhança secundária de formas anteriores relacionadas. Por exemplo, uma forma aerodinâmica semelhante a um peixe reaparece quando os animais passam de um estilo de vida terrestre para um aquático. Lembre-se da semelhança na estrutura de tubarões (animais aquáticos primários) e ictiossauros e cetáceos (aquáticos secundários). Nos gatos, os dentes de sabre surgiram em momentos diferentes em diferentes espécies. A razão do paralelismo é a mesma direção da seleção natural e uma certa proximidade genética entre tais grupos de organismos.
A evolução filética, ou filogênese, é um tipo de processo evolutivo em que há uma transformação gradual de alguns táxons em outros sem a formação de ramificações laterais. Isso cria série contínua populações (taxa), em que cada táxon é descendente do anterior e ancestral do próximo, não tendo nenhum táxon irmão. Este tipo foi descrito pelo pesquisador americano J. Simpson em 1944.
Estudando os padrões de evolução das plantas, o notável geneticista russo (soviético) N. I. Vavilov descobriu fenômenos interessantes, que ele chamou de lei das séries homológicas. Esta lei decorre diretamente da análise de correlações e inter-relações entre diferentes tipos de processo evolutivo e mostra uma grande semelhança de mudanças evolutivas em grupos de organismos relacionados. A razão para isso é a semelhança de mutações de genes homólogos nos pools de genes de espécies relacionadas. Portanto, conhecendo o espectro de variabilidade de uma espécie (ou gênero), é possível prever com alta probabilidade a diversidade de formas de outra espécie (ou gênero). Nesse caso, famílias inteiras de plantas podem ser caracterizadas por um certo ciclo de variabilidade encontrado em todos os seus gêneros e espécies. Assim, conhecendo as formas de variabilidade na cevada, N. I. Vavilov previu com muita precisão e posteriormente descobriu formas semelhantes no trigo.
Resumindo a apresentação dos processos de micro e macroevolução, podemos citar vários regras gerais a que esses processos estão sujeitos.
1. Continuidade e sem limites da evolução - a evolução surgiu a partir do momento da formação da vida e continuará ininterruptamente enquanto a vida existir.
3. A regra de origem dos grupos especializados dos não especializados. Somente grupos não especializados e amplamente adaptados podem dar origem à evolução e causar a formação de grupos especializados.
4. A regra da especialização progressiva dos grupos. Se um grupo de organismos tomou o caminho da especialização, então esta só se aprofunda e não há retorno reverso (regra de Depere).
5. A regra da irreversibilidade da evolução. Todos os processos evolutivos são irreversíveis, e todos os novos processos evolutivos ocorrem em uma nova base genética (regra de Dollo). Por exemplo, após o pouso em terra, vários animais retornaram ao estilo de vida aquático, mantendo suas aquisições evolutivas. Em particular, tanto os ictiossauros quanto os cetáceos são animais aquáticos secundários, mas não se transformaram em peixes, mas permaneceram répteis ou mamíferos, mantendo todas as características de suas classes.
6. Regra de radiação adaptativa. desenvolvimento evolutivo ocorre em direções diferentes facilitando a liquidação ambientes diferentes um habitat.
O estudo dos processos micro e macroevolutivos permite estabelecer relações filogenéticas (ou seja, relacionadas) entre grupos diferentes organismos vivos e determinar o tempo de aparecimento dessas formas.
A filogenia é o processo de desenvolvimento histórico de um grupo ou de uma espécie particular. A filogenia também pode ser chamada de uma longa série contínua de muitas ontogenias, refletindo os principais rearranjos evolutivos. O estudo da filogênese permite estabelecer laços familiares entre diferentes taxa e elucidar os mecanismos e o momento da reestruturação evolutiva de certos grupos de organismos vivos.
As seguintes formas principais de filogênese são distinguidas:
1) monofilia - a origem de diferentes espécies de um ancestral comum;
2) parafilia - formação simultânea de espécies por divergência sincrônica da forma ancestral em duas ou mais espécies novas;
3) polifilia - a origem de um grupo de espécies de organismos de diferentes ancestrais por meio de hibridização e/ou convergência.
1. Fortalecimento (intensificação) das funções do corpo ou de seu órgão, por exemplo, um aumento no volume do cérebro ou dos pulmões, o que levou à intensificação de sua atividade.
2. Reduzindo o número de funções. Um exemplo seria a transformação de um membro de cinco dedos em animais pares e ímpares.
3. Ampliação do número de funções. Por exemplo, nos cactos, o caule, além de suas principais funções, desempenha a função de armazenamento.
4. Mudança de funções. Por exemplo, a transformação de membros ambulantes em nadadeiras em mamíferos aquáticos secundários (morsas, etc.).
5. Substituição de um órgão por outro (substituição). Por exemplo, nos vertebrados, a notocorda é substituída por uma espinha óssea.
6. Polimerização de órgãos e estruturas (ou seja, aumento do número de estruturas homogêneas). Por exemplo, a evolução de organismos unicelulares em formas coloniais e posteriormente em formas multicelulares.
7. Oligomerização de órgãos e estruturas. Este é o processo oposto de polimerização. Por exemplo, a formação de uma pelve forte pela união de vários ossos.
Sistemática é a ciência da posição dos organismos em sistema comum mundo vivo. Existem muitos sistemas no mundo orgânico. Entre eles estão os sistemas artificiais que levam em conta apenas uma semelhança puramente externa entre os organismos (um exemplo pode ser o sistema de K. Linnaeus), e os sistemas naturais ou filogenéticos.
O conhecimento da sistemática é necessário não apenas do ponto de vista de determinar o tipo de organismo (embora isso já seja muito importante), mas também para entender seu lugar (e muitas vezes seu papel) no mundo vivo, para entender sua origem e parentesco com outros organismos.
A taxonomia moderna é baseada em um estudo aprofundado das relações filogenéticas entre diferentes grupos de organismos e, de fato, reflete amplamente os principais estágios no desenvolvimento do mundo orgânico de formas simples a complexas. É assim que o material sobre taxonomia de plantas e animais é apresentado nos livros escolares.
Uma parte integrante da taxonomia é a taxonomia - a ciência dos princípios de classificação dos seres vivos.
A principal unidade taxonômica são as espécies formadas no processo de microevolução. Espécies relacionadas são agrupadas em gêneros e gêneros intimamente relacionados são agrupados em famílias. Famílias que possuem algumas características comuns são agrupadas em ordens (em botânica) ou em ordens (em zoologia). Ordens e ordens são combinadas em classes de acordo com o princípio de similaridade de uma série principais características- um ou dois cotilédones em plantas com flores, características estruturais e desenvolvimento em animais (répteis, aves, mamíferos, etc.).
A semelhança de algumas características fundamentais torna possível combinar classes em tipos (nos animais) ou divisões (nos vegetais). Um exemplo são as plantas com flores (têm uma flor e sementes protegidas por um fruto), cordados (presença de uma notocorda), artrópodes (membros segmentados), etc. Além disso, tipos, classes e, muitas vezes, ordens podem combinar não apenas formas relacionadas, mas também convergentemente semelhantes.
Tipos ou departamentos são combinados em reinos de acordo com o princípio de similaridade de estrutura e funções desempenhadas. grandes grupos organismos. Por exemplo, organismos fotossintéticos que liberam oxigênio durante a fotossíntese são classificados como plantas. Os reinos tendem a ser de origem polifilética.
Os reinos podem ser agrupados em super-reinos e impérios. Atualmente, as seguintes formas de vida são distinguidas.
Formas de vida não celulares - vírus.
Formas de vida celular:
1) o super-reino (ou império) dos procariontes (inclui os reinos das arqueobactérias e bactérias verdadeiras); 2) reino superior (ou império) de Eucariotos (reinos, Animais, Plantas e Fungos). Os protozoários são frequentemente combinados com animais.
Assim, grandes categorias sistemáticas (reinos, tipos (divisões), classes, ordens (ordens) são, de fato, um reflexo das principais direções do processo evolutivo.
Os termos evoluem à parte e contra a nossa vontade. Portanto, mesmo a melhor definição não pode ser considerada final. No passado, as teorias (com um toque de desdém) se opunham ao conhecimento exato obtido da Bíblia ou, na pior das hipóteses, de Aristóteles. A teoria da evolução era considerada incomensuravelmente inferior à história da criação do mundo, registrada por Moisés a partir das palavras de Deus. É por isso que os evolucionistas (por exemplo, J. Huxley na celebração do centenário da "Origem das Espécies") insistiram que a evolução é um fato, não uma teoria (voltaremos a esta afirmação). Agora o prestígio da teoria cresceu tanto que os criacionistas tendem a considerar a história de Moisés uma teoria, em pé de igualdade com a de Darwin. Parece que a colisão Moisés-Darwin ajuda a entender onde está a teoria e onde está a criação de mitos. O próprio Ch. Darwin, no entanto, acreditava que ele apenas corrigiu Moisés: Deus não criou tudo, mas apenas algumas espécies iniciais, deixando o resto para a seleção natural. Alguns fatos, como a adaptabilidade dos organismos ao ambiente, foram usados para sustentar cada uma das três versões: Moisés (manifestação da conveniência original), Darwin (o resultado da seleção) e Moisés-Darwin (conveniência original mais seleção). A ciência moderna da ciência recomenda não confiar muito em confirmações (que, se desejado, sempre são encontradas).É melhor pensar em como essa teoria poderia ser refutada. Se uma refutação é impensável (como, por exemplo, refutar a ideia de Deus, já que ele é inescrutável, onipotente e pode até organizar sua própria refutação?), então a teoria não pertence ao número das científicas. Tendo assim limitado o campo da ciência, podemos passar a testar teorias científicas força, tentando refutá-los com a ajuda de experimentos especialmente concebidos para este fim. Como resultado das guerras napoleônicas, as múmias de animais do antigo Egito caíram nas mãos de cientistas, que poderiam ser comparadas com as modernas e, assim, verificar se houve evolução. A comissão competente, que incluía Lamarck, não encontrou qualquer evolução. Podemos acabar com isso se seguirmos K. Popper com seu experimento de refutação, mas talvez tenhamos entendido mal alguma coisa no experimento de verificação? Então, Lamarck provavelmente pensou que, de qualquer forma, as múmias egípcias não abalaram sua fé no processo evolutivo. Outros cientistas confiaram mais em experimentos de teste, considerando qualquer teoria (por exemplo, a herança de traços adquiridos), dependendo dos resultados, comprovados incondicionalmente ou finalmente refutados. O fato é que os resultados do experimento apenas parecem auto-evidentes. Eles precisam de interpretação, que por sua vez inevitavelmente depende de ideias teóricas preconcebidas. A refutação é tão teoricamente carregada quanto a confirmação. Mesmo a possibilidade fundamental de refutação pode permanecer desconhecida (ou, inversamente, revelar-se ilusória) e, consequentemente, não fornecer uma linha de demarcação tão clara entre ciência e não-ciência como se gostaria. Esses argumentos, à primeira vista, nos levam a confundir as linhas entre teoria e mito, como se os mitos fossem apenas as teorias de ontem que perderam sua credibilidade devido ao amadurecimento intelectual do homem, e as teorias são os mitos de amanhã. Mas ainda há uma diferença, e ela consiste principalmente em uma habilidade diferente de se desenvolver (incluindo, é claro, elementos de refutação). Moisés apelou para a autoridade (o próprio Deus), Darwin apelou para a razão. Sua teoria é uma solução lógica para o problema da aptidão. No primeiro caso, exclui-se o desenvolvimento: o mito de Moisés não pode ser corrigido sem minar a autoridade da fonte primária em que se baseia. Na segunda, é inevitável, pois a própria teoria dá impulso ao desenvolvimento da mente e ao acúmulo de conhecimento, o que acaba levando à sua revisão. É hora de esclarecer o que se entende por evolução. Antigamente, a evolução era chamada de implantação de algum tipo de programa (no sentido moderno, pré-formismo). Opunha-se a: 1) epigênese - desenvolvimento com neoplasia, 2) revolução, 3) desenvolvimento reversível, 4) desenvolvimento regressivo (in- ou involution). Muitas pessoas equiparam a evolução com a formação de espécies, mas, talvez, você não deva definir nada em termos de espécie - o termo mais controverso da biologia. Alguns outros significados modernos: a perturbação do estado de equilíbrio da população sob a influência de mutações e seleção natural, a mudança sucessiva de uma característica, o desenvolvimento histórico de um grupo de organismos, ou filogenia, o desenvolvimento da vida na Terra a partir do dos organismos mais simples aos superiores; mas não o desenvolvimento de um óvulo fertilizado para um organismo adulto, não um desvio episódico da norma, não uma variabilidade que se repete em várias gerações. Diz-se também de um homem que seus pontos de vista sofreram uma certa evolução, significando algo mais duradouro, consistente, sério em resultados do que mera mudança. Obviamente, no entendimento moderno (e, claro, não final), a evolução é uma série de mudanças sucessivas com um resultado historicamente significativo. Não somos obrigados a estipular quais mudanças (genótipo, característica, população, espécie), como (de forma contínua, descontínua, abrupta, direcional, reversível - esses epítetos são mais ou menos condicionais, como veremos) e com qual resultado específico (especiação , filogenia , desenvolvimento geral vida, etc). Mas devemos reconhecer que a evolução é reconhecível a posteriori: a mudança que ocorre diante de nossos olhos pode ou não ser evolução. Relembrando a afirmação de que a evolução é um fato, não uma teoria (veja acima), notamos que há uma diferença entre fato e fato (olhando para o termômetro, estamos falando de um aumento de temperatura como um fato, embora em um sentido da palavra, apenas a expansão do mercúrio pode ser reconhecida como um fato; gyap, com a temperatura é mais um conceito teórico que foi usado). É geralmente aceito que a evidência paleontológica apoia a evolução. No entanto, os oponentes mais irreconciliáveis do evolucionismo no passado foram precisamente os paleontólogos - J. Cuvier, L. Agassiz, R. Owen e muitos outros. O registro paleontológico como tal é uma lista de eventos díspares, uma espécie de "acontecimento". Para compor uma história coerente, é necessária uma ideia orientadora. Os fatos que temos são que os organismos são extremamente diversos, adaptados ao estilo de vida que levam, seu espaço de vida é limitado e eles se substituem no registro geológico. As explicações, como vimos, podem variar; A teoria da evolução é que o mundo orgânico como o conhecemos é um produto da evolução (no sentido indicado acima). Se assumirmos que vemos manifestações de algumas propriedades primordiais dos vivos que não têm uma história (conveniência original, por exemplo), então tal teoria será não evolutiva ou, em qualquer caso, conterá elementos não evolutivos. Ela se oporá à teoria geral da evolução, e não (como muitas vezes se pensa) à teoria particular da seleção natural, que, como a teoria da mudança adaptativa sob a influência direta do meio, desenvolvimento progressivo, irreversível, gradual, espasmódico, etc. ., está entre as teorias sobre a evolução da teoria, ou seja, metateorias. isto várias soluções problemas que surgem na análise da teoria geral da evolução e, por sua vez, apresentam problemas para as metateorias do nível seguinte.
