На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Эволюционная теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 15.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 20. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  Образования и Науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
«ГОУ  ВПО Магнитогорский Государственный  Технический Университет
Им. Носова»
Кафедра химических технологий неметаллических  материалов и физической химии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат
По концепции  современного естествознания
На тему: Эволюционная теория Чарльза Дарвина  и объяснение эволюционных процессов  на основе генетики 
 
 
 
 

Выполнила: Строева Н.Э.
студентка гр. ФММ-07 
 
 

Проверила: Дюльдина Э.В.
профессор кафедры ХТ и ФХ,
кандидат технических наук 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Магнитогорск
2007
Содержание: 

Введение……………………………………………………………………………………….…3
1.  Историческая справка:
    1.1 Античные и средневековые представления
        о сущности и развитии жизни…………………………………………………....4
    1.2 Учение К. Линнея…………………………………………………………….…....4
    1.3 Учение Ж.Б. Ламарка………………………………………………………….…..5
2.  Эволюционная теория Ч. Дарвина:
    2.1 Предпосылки возникновения теории Дарвина……………………....................7
    2.2 Эволюционная теория Ч. Дарвина…………………………………………..…...8
3. Объяснение эволюционных законов на основе генетики:
    3.1 Законы Менделя………………………………………...……………………......26
    3.2 Закон Харди-Вайнберга…………………………………………………….…...27
    3.3 Эмбриологические доказательства………………………………………….….29
Заключение……………………………………………………………………………………..30
Библиографический список…………………………………………………………………...31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение 

     Я выбрала тему реферата «Эволюционная  теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики», так как  считаю, что она очень актуальна в наше время.
      Мир живых организмов обладает рядом  общих черт, которые всегда вызывали у человека чувство удивления  и порождали много вопросов. Первая из таких общих черт – необыкновенная сложность строения организмов. Вторая – явная целесообразность, каждый вид в природе приспособлен к  условиям своего существования. И, наконец, третья, ярко выраженная черта – огромное разнообразие существующих видов.
      Каким образом возникли живые организмы? Под влиянием каких сил сформировались особенности их строения? Каково происхождение разнообразия органического мира и как оно поддерживается? Какое место в нашем мире занимает вид Homo sapiens (Человек разумный) и кто его предки?
      Понятие эволюции было введено в науку  в XVIII веке швейцарским зоологом Шарлем Бонне. Под эволюцией (от лат. evolutio-развертывание) в биологии понимают необратимый процесс исторического изменения живых существ и их сообществЭволюционное учение – наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях преобразованиях живых существ во времени. Теория эволюции занимает особое место в изучении жизни. Ей принадлежит роль объединяющей теории, которая образует фундамент для всей биологической науки.
     Биология  раскрывает нам строение и функционирование нашего организма, показывает окружающий нас мир во всей его полноте, учит любить и защищать животных и растений, раскрывает тайну взаимосвязи человека и природы.
На мой  взгляд, чтобы лучше понять природу  и помочь ей, следует не только любить ее, но и знать ее происхождение  и процессы эволюции: какой она была миллионы лет назад, как она изменилась и почему. На эти и некоторые другие вопросы поможет ответить мой реферат.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Историческая справка
    Античные и средневековые представления о сущности и развитии жизни
      Объяснить происхождение жизни и человека люди пытались с глубокой древности. Многие религии и философские  теории возникли как попытки решения  этих глобальных вопросов.
      Представление об изменяемости окружающего мира возникли многие тысячи лет назад. В Древнем Китае философ Конфуций (ок.551-479 до н.э.) считал, что жизнь возникла из одного источника путем расхождения и ветвления. В эпоху античности древнегреческие философы искали то материальное начало, которое было источником и первоосновой жизни. Диоген (ок.400-ок.325 до н.э.) считал, что все существа подобны одному исходному существу и произошли от него в результате дифференциации. Фалес (ок.625-ок.547 до н.э.) предполагал, что все живые организмы произошли из воды, Анаксагор (лк.500-428 до н.э.) утверждал, что из воздуха, Демокрит (460-370 до н.э.) объяснял происхождение жизни процессов самозарождения из ила.
      Аристотель (384-322 до н.э.) заложил основы развития биологии и сформулировал 
теорию  непрерывного и постепенного развития живого из неживой материи. В своей работе «История животных» Аристотель впервые разработал систематику животных:
Животные 
 

      Кровеносные Бескровные
                                 (позвоночные) (беспозвоночные)
  

Живородящие Яйцеродные           Мягкотелые      Мягкоскорлуповые
четвероногие четвероногие          (моллюски) (раки, крабы)
(млекопитающие) (рептилии)
                                                                                               Насекомые                     Раковинные
      Яйцеродные Яйцеродные безногие,                      (моллюски)
      с перьями живущие в воде
      (птицы) (рыбы) 

      В другой своей работе Аристотель впервые  высказал мысль о том, что природа  – это непрерывный ряд усложняющихся  форм: от неживых тел к растениям, от растений к животным и далее до человека.
      С наступлением Средневековья в Европе распространяется идеалистическое  мировоззрение, основанное на церковных  догматах. Творцом всего живого провозглашается  Высший разум, или Бог. Рассматривая природу с таких позиций, ученые считали, что все живые существа являются материальным воплощением идей Творца, они совершенны, отвечают цели своего существования и неизменны во времени. Такое метафизическое направление в развитии биологии называют креационизмом (от лат. creation – создание, творение). 

Учение К. Линнея
     Большой вклад в создание системы природы  внес выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней. Ученый считал вид реальной и элементарной единицей живой природы, имеющей не только морфологические, но и физиологические критерии (напр., нескрещиваемость разных видов). В начале своей научной деятельности К. Линней придерживался метафизических взглядов, поэтому он считал, что виды и их количество неизменны. Он описал около 10 тыс. видов растений и более 4 тыс. видов животных. В 1735 году Линней опубликовал свою самую известную работу «Система природы», в которой описал основные принципы систематики – науки о классификации живых организмов. В основу своей систематики он положил принцип иерархичности (соподчиненности) таксонов (от греч. taxis-расположение в порядке), когда несколько мелких таксонов (видов) объединяются в более крупный род, роды объединяются в отряды и т.д. Самой крупной единицей в системе Линнея был класс. С развитием биологии в систему таксонов были добавлены дополнительные категории (семейство, подкласс и т.д.), но принципы систематики, заложенные Линнеем, остались неизменными до нашего времени (Карл Линней является автором первой искусственной систематики!). Так же он ввел бинарную номенклатуру на латинском языке, что сделало  его систему универсальной и понятной во всем мире. Первое слово обозначало род, второе вид (напр., тополь белый – populous alba).
     Карл  Линней построил первую научную систему  живой природы, которая была самой  совершенной для своего времени. Впервые человек был помещен в один отряд с обезьянами. Он разделил всех животных на 6 классов по строению дыхательной и кровеносной систем: черви, насекомые, рыбы, гады, птицы, звери. Основным признаком у цветковых растений Линней выбрал количество тычинок. У него получилось 24 класса: 1 класс – однотычиночные, 2 класс – двутычиночные, … ,24 класс – бестычиночные. Все растения, не имеющие цветков, Линней определил в отдельный класс - тайнобрачные. Наряду с водорослями, споровыми и голосеменными растениями он отнес туда также грибы и лишайники. Систематика была искусственной, т.к. Карл Линней классифицировал по 1-2 произвольно выбранным признакам. Осознавая искусственность своей систематики, он писал: «Искусственная система служит только до тех пор, пока не создана естественная». 

     Эволюционная теория Ж.Б. Ламарка 

     Создателем первой эволюционной теории стал выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк. Ученый считал, что наиболее общие категории явлений, такие, как пространство, движение, материя и время, созданы Богом, а все остальные объекты образованны природой. Эволюционную теорию Ламарк изложил в двухтомном труде «Философия зоологии» (1809). Ученый определил два основных направления эволюционного процесса: постоянное усложнение уровня организации живых существ, происходящее во времени (градация, от лат. gradation – постепенное возвышение) и увеличение разнообразия под действием условий среды.
      Таким образом, эволюционную теорию Ламарка можно разделить на две части: учение о градации организмов и учение об изменчивости.
      Учение о градации организмов. Ламарк считал, что первые организмы произошли из неорганической природы путем самозарождения. Их дальнейшее саморазвитие привело к усложнению живых существ, поэтому классификация организмов не может быть произвольной, она должна отображать процесс движения от низших форм к высшим. Всех животных ученый разделил на 14 классов, которые распределил по степени усложнения организации, образовав 6 ступеней – градаций.  

VI (14. Млекопитающие, 13. Птицы, 12. Рептилии, 11. Рыбы) 
 

V (10. Моллюски, 9. Усоногие) 
 

IV (8. Кольчецы, 7. Ракообразные) 
 

III (6. Паукообразные, 5. Насекомые) 
 

II (4. Черви, 3. Лучистые) 
 
 

I (2. Полипы, 1. Инфузории)
      Для того, чтобы объяснить механизм усложнения живых существ, Ламарк предположил существование у всех живых организмов стремление к совершенствованию, изначально заложенного в них Богом (принцип самосовершенствования). Одновременное наличие в природе и простых, и сложных существ Ламарк объяснял постоянно продолжающимся процессом самозарождения  жизни.
      Учение  об изменчивости. Совершенствуясь, организмы вынуждены приспосабливаться к условиям внешней среды. Для того, чтобы объяснить, как возникает разнообразие на каждой ступени «лестницы существ», Ламарк сформулировал два закона.
  Закон упражнения и неупражнения органов: постоянное употребление органа ведет к его усиленному развитию, а неупотребление – к ослаблению и исчезновению. Например, необходимость доставать листья на деревьях ведет к тому, что жираф, стараясь дотянуться до них, постоянно вытягивает шею, в результате чего она становится длинной. Примером исчезновения органов в результате неупражнения является редукция глаз у крота.
      Закон наследования благоприобретенных признаков: под действием постоянных упражнений и неупражнений органы изменяются, и возникшие изменения наследуются. По мнению Ламарка, вытянувшаяся в течение жизни шея жирафа будет передана следующему поколению, которое родится уже с более вытянутой шеей. Открытие в XX веке материальной основы наследственности – ДНК окончательно опровергло возможность наследования благоприобретенных признаков.
      Значение  теории Ламарка. Учение Ламарка стало первой целостной эволюционной теорией. Ученый определил предпосылки эволюции (изменчивость и наследственность) и указал направление эволюции (усложнение организации). Однако, правильно оценив развитие природы от простого к сложному, Ламарк не смог вскрыть причины эволюции. Созданная теория не могла объяснить многие существующие явления, такие, как наследование неблагоприятных признаков (например, рудиментарные органы), появление мимикрии или покровительственной окраски.
      Эволюционные  идеи Ламарка не нашли поддержки  у современников и подверглись  критике со стороны многих ученых. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Эволюционная теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики 

I.    Предпосылки возникновения учения Чарльза Дарвина
Естественнонаучные предпосылки. К середине XIX в. В естествознании было сделано много новых открытий. Иммануил Кант создал теорию о происхождении космических тел естественным путем, а не в результате божественного творения. Французский ученый Пьер Симон Лаплас в работе «Изложение системы мира» математически обосновал теорию И. Канта. В 1824 году химики впервые синтезировали органические вещества, доказав, что их образование происходит без участия «высших сил». Йенс Берцелиус показал единство элементного состава живой и неживой природы. В 1839 году Т. Шванн и М. Шлейден создали клеточную теорию, которая постулировала, что все живые организмы состоят из клеток, общие черты которых одинаковы у всех растений и животных. Это было весомым доказательством единства происхождения живого мира.
      К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. При этом у всех позвоночных наблюдаются общие черты эмбрионального развития: на ранних этапах обнаруживается удивительное сходство в строении зародышей, принадлежащих к разным классам.
      Возникла  палеонтология (от греч. palaios – древний, ontos – сущее, logos –слово, учение) – наука о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности; о смене их в процессе развития жизни на Земле.
      Исследуя строение позвоночных животных, Ж.Кювье установил, что все органы животного являются частями одной целостной системы. Строение каждого органа отвечает принципу строения всего организма, и изменение одной части тела должно вызвать изменение одной части тела должно вызвать изменение других частей.  Соответствие строения органов друг другу Кювье назвал принципом корреляции.
     Занимаясь систематикой, Ж.Кювье изучал типы строения животных. Сравнивая анатомическое строение различных живых организмов, он обнаружил их глубокое сходство при внешнем разнообразии. Такое сходство указывает на их возможное родство и общее происхождение.
      Английский  геолог Чарлз Лайель опроверг теорию катастроф Ж.Кювье и доказал, что  поверхность Земли изменяется постепенно под действием самых обычных  природных факторов: ветра, дождя, прибоя, извержения вулканов и др.
      Факты и открытия в самых разных областях естествознания противоречили теории о божественном происхождении и неизменности существования природы. Но не только в научной среде зрели предпосылки для возникновения новой эволюционной теории.
 Социально-экономические предпосылки. Развитие капитализма и резкий рост городского населения в развитых странах требовал быстрого развития сельского хозяйства. В самой передовой стране того времени — Англии успешно развивались промышленное животноводство и растениеводство. За короткий срок были созданы новые породы овец, свиней, выведены высокоурожайные сорта культурных растений; разработаны методы селекции, которые позволяли максимально быстро «менять в нужном направлении породы животных и сорта растений, результаты этой работы противоречили догматам церкви о неизменности видов.
 Расширение  торговли, налаживание связей с другими  странами, освоение новых территорий позволили собрать огромные коллекции, которые являлись дополнительным материалом для переосмысления законов развития природы.
 Еще в конце XVIII в. известный экономист Адам Смит создал учение, согласно которому устранение неприспособленных особей происходит в процессе свободной конкуренции.
 Огромное  влияние на развитие эволюционных идей в обществе ока-1ал труд экономиста Томаса Мальтуса «Опыт о законе народонаселения». Впервые введя выражение «борьба за существование», Мальтус объяснял, что человеку, как и всем другим организмам, свойственно стремление к безграничному размножению. Однако нехватка ресурсов ограничивает рост численности человечества, приводя к нищете, голоду и болезням.
  К середине XIX в. взгляды креационистов уже резко противоречили всему ходу развития науки и практики. Многие ученые поддерживали пропагандировали идеи эволюционного развития. Находили своих сторонников идеи эволюции и в России.
  В XVIII в. развивал материалистические идеи о единстве и развитии мира философ-демократ Александр Николаевич Радищев. Изучая домашних и диких животных, Афанасий Каверзнев объяснял многообразие животного мира существованием изменчивости.
 Александр Иванович Герцен высказывал предположение, что психическая деятельность людей  не является божественным знаком, а  представляет собой логический итог постепенного развития нервной деятельности у животных.
 Труды российского естествоиспытателя Карла Францевича Рулье заложили основы эволюционной палеонтологии. Ученый выдвинул положение о том, что изменения животных обусловлены двумя причинами: особенностями самого организма (наследственностью) и влиянием внешних факторов.
     Назревала насущная необходимость создания эволюционной теории, которая бы ответила на все накопившиеся в обществе вопросы и объяснила, какие механизмы лежат в основе развития природы от простого к сложному; почему появляются одни и вымирают другие виды; чем вызвана целесообразность возникающих приспособлений. 

       II Эволюционная теория Ч. Дарвина
     Ниже  написанный текст  является синтетической  теорией Дарвина, так как ортодоксально  рассматривать дарвинизм  XIX века, который частично не соответствует знаниям XXI века. Во всей литературе, в основном, приводится именно синтетическая теория Дарвина с поправками на время и полученные в дальнейшем знания. 

     Основной  труд Ч. Дарвина, в котором была изложена теория эволюции, называется «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»; он был опубликован в 1859 г. В первый же день был раскуплен весь тираж, огромный по тем временам — 1250 экземпляров. Появлению этой работы предшествовали почти 30 лет научных поисков и размышлений.
     Участие в экспедиции. В 1831 г. Дарвину предложили совершить пятилетнее кругосветное плавание на военном корабле «Бигль» в качестве натуралиста. Молодой исследователь получил возможность изучать природу самых отдаленных уголков земного шара.
     В Южной Америке Дарвин нашел ископаемые останки гигантских ленивцев и броненосцев. Современные виды этих животных, обитающие в тех же местах, были очень похожи на вымерших, что навело Дарвина на мысль о возможном родстве этих организмов.
     На  Галапагосских вулканических островах Дарвин обнаружил разнообразные виды вьюрков, которые отличались по размеру и строению клюва, но были очень похожи на материковый вид. Дарвин предположил, что когда-то птицы попали на острова с материка и видоизменились, приспособившись к разным источникам питания (твердые семена, фрукты, насекомые).
     В Австралии ученого поразила удивительная древняя фауна: сумчатые и яйцекладущие млекопитающие, которые давно вымерли в других местах земного шара.
     Путешествие сыграло определяющую роль в формировании научных взглядов Дарвина. Войдя на корабль сторонником неизменности живой природы, пять лет спустя при возвращении домой Дарвин был убежден, что виды способны изменяться и давать начало другим видам.
      Учение Дарвина об искусственном отборе. Данные, собранные Дарвином в экспедиции и накопленные в научных изысканиях его современниками, указывали на существование изменяемости живого мира. Однако механизмы этих изменений оставались неизвестными.
     Вернувшись  в Англию, Дарвин продолжил свои научные исследования. Он обратил внимание на существование двух противоположных явлений: наследственности и изменчивости. В те времена было еще неизвестно, какова природа этих двух свойств живых организмов, но Дарвин абсолютно верно понял, что именно наследственность и изменчивость лежат в основе эволюционных преобразований. Дарвин различал определенную и неопределенную изменчивость.
Определенная, или групповая, изменчивость возникает под влиянием факторов внешней среды и у всех особей проявляется одинаково. Например, при улучшении качества кормов коровы больше производят молока, а при внесении на поля удобрений урожай сельскохозяйственных культур становится гораздо выше. Однако эти изменения не передаются следующему поколению, и для того чтобы получить высокий урожай на следующий год, поля снова надо удобрять. В настоящее время эту форму изменчивости обычно называют ненаследственной, или фенотипической.
     Гораздо больше Дарвина заинтересовала другая форма изменчивости — неопределенная, или индивидуальная. Неопределенная изменчивость — это появление у отдельной особи нового проявления признака, которого не было у предковых форм. Дарвин считал, что именно неопределенная изменчивость обеспечивает возникновение новых видов, потому что она передается по наследству. В современной биологии известно, что основной причиной наследственной изменчивости являются мутации.
     Именно  эту форму изменчивости использовали английские селекционеры при создании новых пород животных. К тому времени в Англии было выведено более 150 пород голубей, множество пород собак, кур, крупного рогатого скота и т. д. Сторонники неизменности видов утверждали, что каждая порода имеет своего дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. Все породы кур происходят от дикой банкивской курицы, породы крупного рогатого скота от диких туров, а все удивительное разнообразие голубей — от дикого скалистого голубя.
     Разводя домашних животных и культурные растения, английские фермеры искали среди  потомства тех особей, у которых  нужный признак был выражен наиболее ярко. Отобранные экземпляры скрещивали между собой и из организмов следующего поколения вновь отбирали те формы, у которых нужный человеку признак был выражен лучше всего. От одной исходной формы одновременно можно было получить множество разных сортов или пород, если вести отбор по разным признакам. Следовательно, при выведении новых сортов и пород человек использовал искусственный отбор.
     Искусственным     отбором называют процесс создания новых пород животных и сортов растений путем систематического сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений.
     Искусственный отбор осуществлялся человеком  во все времена, но в древности  он был бессознательным. Наши далекие предки оставляли лучших животных или сохраняли для посева лучшие семена, исходя из практического опыта, не ставя перед собой определенной цели. Если же селекционер ставит перед собой конкретную задачу и ведет отбор по одному (двум) признакам, такой отбор называют методическим.
     Учение  Дарвина о естественном отборе. В искусственных условиях фактором, отбирающим тот или иной организм, является человек. Дарвин считал, что если бы ему удалось обнаружить в природе аналогично действующий фактор, проблема происхождения видов была бы решена.
     Под впечатлением от прочитанной работы Т. Мальтуса о стремлении организмов к безграничному размножению  Дарвин проанализировал закономерности размножения различных организмов. За 750 лет потомство одной пары слонов, самых медленно размножающихся животных, может составить 19 млн особей. Устрица откладывает 1 млн яиц за сезон, а известный всем гриб-дождевик производит 700 млрд спор, и тем не менее земной шар не покрывается устрицами и грибами. Несмотря на то, что особи стремятся к размножению в геометрической прогрессии, количество взрослых особей каждого вида остается приблизительно постоянным. Иными словами, большая часть потомков гибнет в борьбе за существование, не достигнув половой зрелости.
     Дарвин  выделил три формы борьбы за существование: межвидовую, внутривидовую и борьбу с неблагоприятными факторами внешней среды.
     Межвидовая  борьба — это взаимоотношения между особями разных видов. Они могут быть очень острыми (хищники поедают травоядных животных, травоядные вытаптывают растительность, паразиты заражают хозяина) или приносить пользу обоим видам, увеличивая их шанс на выживание (птицы питаются семенами и одновременно их распространяют).
     Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида. Эта борьба носит наиболее острый характер, потому что организмы, принадлежащие к одному и тому же виду, имеют сходные потребности. У животных эта борьба проявляется в конкуренции за пищу и территорию, у многих растений — в затенении других особей за счет более быстрого роста. Самцы многих видов в период размножения вступают в борьбу за право создать семью. Брачные турниры приводят к половому отбору, когда потомство оставляет более сильный самец, а слабые или больные исключаются из процесса размножения, и их гены не передаются потомкам.
     Борьба  с неблагоприятными факторами внешней среды имеет большое значение в выживании организмов. В засушливое лето гибнут многие растения, наводнение уносит жизни многих животных, не все организмы могут пережить морозную зиму.
  В борьбе за существование одни особи  успешно справляются с этой задачей, другие не могут оставить потомства или гибнут. Как правило, оставляют потомство в основном организмы с полезными для данных условий обитания признаками. Результатом борьбы за существование является естественный отбор.
     Процесс выживания и размножения наиболее приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором, главной движущей силой, направляющей эволюционный процесс. Материалом для этого отбора служит наследственная изменчивость. В процессе естественного отбора происходит постепенное накопление полезных для группы организмов изменений, что приводит к формированию нового вида.
     Значение  теории Дарвина. Дарвин не был первым ученым, создавшим теорию эволюции. Его заслуга состоит в том, что он впервые научно объяснил механизмы эволюции вообще и видообразования в частности. Основными факторами эволюции Дарвин считал наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор.
     Учение  Дарвина служит естественнонаучной основой для материалистического объяснения целесообразности строения живых организмов, происхождения и многообразия видов и является одним из крупнейших достижений естествознания XIX в.
     Одновременно  с Ч. Дарвином к тем же выводам  о механизмах эволюции пришел другой естествоиспытатель — Алфред Рассел Уоллес. В июле 1858 г.
Дарвин  и Уоллес вместе выступили с докладами  о своих идеях на заседании  Линнеевского общества в Лондоне. В дальнейшем Уоллес полностью признал приоритет Дарвина и ввел термин «дарвинизм» для обозначения новой теории эволюции.
     Теория эволюции, предложенная Дарвином, в дальнейшем была расширена и переработана в свете новых данных генетики, молекулярной биологии, палеонтологии, экологии и получила название синтетической теории эволюции.
  Вид: критерий и структура
     В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе?
     В современной биологии видом называют совокупность особей, обладающих сходными морфологическими и физиологическими признаками, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал (область обитания), имеющих общее происхождение и сходное поведение.
     Биологический вид — это не только основная таксономическая единица в биологической систематике. Это целостная структура живой природы, которая репродуктивно изолирована от других подобных структур и имеет свою собственную судьбу. Целостность этой системе придают, во-первых, процессы взаимодействия между отдельными особями. Взаимоотношения между организмами разных поколений, между родителями и детьми, самцами и самками, особенности территориального поведения — все это определяет внутреннюю структуру вида. Не всегда видовые признаки обеспечивают выживание отдельной особи, но они всегда благоприятны для вида в целом. Например, пчела, потерявшая жало, погибнет, но при этом защитит остальных особей.
     Вторая  причина сохранения единства и целостности  вида — это репродуктивная изоляция, т. е. невозможность скрещивания с особями другого вида. Так осуществляется защита генофонда вида (всей совокупности генов вида) от притока чужеродной генетической информации. Существуют различные факторы, препятствующие межвидовому скрещиванию. Например, в Калифорнии растут два близких вида сосны. У одного из них пыльца высыпается в начале февраля, а у другого — в апреле, поэтому между этими видами существует сезонная изоляция. У высших животных брачное поведение имеет характерные видовые особенности, поэтому самки одного вида не реагируют на ухаживание самцов другого близкого вида — это пример поведенческой изоляции.
     Наличие репродуктивной изоляции в природных  условиях является решающим фактором в определении вида как генетически закрытой биологической системы.
     Характерные признаки и свойства, которыми одни виды отличаются от других, называются критериями вида.
     Критерии  вида. Существует несколько основных критериев вида.
     Морфологический критерий заключается в сходстве внешнего и внутреннего строения организмов. Долгое время этот критерий был главным, а порой единственным. С его помощью легко определяются особи неблизких видов. Различить кошку и мышь сможет даже маленький ребенок, мышь и крысу — любой взрослый человек, а вот отличить домовую и малую мышь    сможет    только    специалист.  Существуют специальные определители, которые основаны на   морфологических   особенностях организации. Однако внутри вида всегда существует структурная изменчивость между разными особями, поэтому порой бывает достаточно сложно определить вид конкретной особи.
     Генетический  критерий. Иногда среди очень похожих особей обнаруживаются группы, которые не скрещиваются друг с другом. Это так называемые виды-двойники, которые встречаются практически во всех крупных систематических группах и отличаются друг от друга количеством хромосом. Например, среди насекомых существуют два вида наездников, которые до последнего времени рассматривались как единый вид.
     Каждый  вид имеет определенный набор  хромосом — кариотип, который отличается количеством хромосом, их формой, размерами, строением. Различное число хромосом в кариотипе разных видов обеспечивает генетическую изоляцию при межвидовом скрещивании, потому что вызывает гибель гамет, зигот, эмбрионов или приводит к рождению бесплодного потомства (лошак — гибрид коня и ослицы). Именно использование генетического критерия позволяет надежно различать виды-двойники.
     Физиологический критерий отражает сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида: одинаковые способы питания, размножения, сходные реакции на внешние раздражители, одинаковые биологические ритмы (периоды спячки или миграции). Например, у двух близких видов плодовой мушки дрозофилы половая активность наблюдается в разное время суток: у одного вида — по утрам, у другого — в вечерние часы.
     Биохимический критерий определяется сходством или различием строения белков, химического состава клеток и тканей. Например, отдельные виды низших грибов отличаются друг от друга способностью синтезировать неодинаковые биологически активные вещества.
     Экологический критерий характеризуется определенными формами взаимоотношений организмов данного вида с представителями других видов и факторами неживой природы, т. е. теми условиями, в которых этот вид встречается в природе. В Техасе близкие виды дуба растут на разных почвах: один вид встречается только на известняковой почве, другой — на песчаной, а третий растет на выходах магматических пород.
     Географический  критерий определяет область распространения, т. е. ареал вида. У разных видов размер ареалов очень сильно отличается. Виды, занимающие обширные площади и встречающиеся повсеместно, называются космополитами, а обитающие на небольших территориях и не встречающиеся в других местах, — эндемиками.
     Таким образом, для определения видовой  принадлежности организма необходимо использовать все критерии в совокупности, потому что отдельные критерии у разных видов могут совпадать.
Структура вида. Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциями (от лат. populus — народ, население), т. е. в естественных условиях любой вид состоит из совокупности популяций.
     Популяция это совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенную территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.
    Именно  популяция является элементарной единицей эволюции. 

    Популяция как структурная  единица вида
    Вид представляет собой сложную систему  внутривидовых групп, складывающуюся в процессе эволюции в определенных условиях. Наиболее распространенной внутривидовой структурной единицей является популяция. Внутри популяции можно выделить более мелкие подразделения: стаи, семьи, прайды, которые менее устойчивы и могут легко исчезать, сливаться и образовываться заново. В пределах ареала вида популяции распределены, как правило, неравномерно. Это связано с условиями существования: там, где они наиболее благоприятны, количество популяций и их численность выше. На границах видового ареала популяции, как правило, немногочисленны.
     Каждая  популяция имеет определенную структуру  и характеризуется конкретными параметрами.
     Ареал популяции. У разных видов ареалы популяций могут существенно отличаться по протяженности. Популяции видов крупных животных имеют больший ареал, чем популяции мелких и малоподвижных животных. Примером больших непрерывных популяций могут служить злаки, растущие на равнинах и покрывающие площади шириной в десятки и сотни километров. Ареал популяции — непостоянная величина, он может расширяться или сокращаться, например в результате изменения численности особей.
     Численность популяции и ее динамика. Численность популяции может меняться с течением времени как в результате изменений условий внешней среды, колебаний смертности и рождаемости, так и вследствие миграции особей.
     Измерить  общую численность популяции бывает достаточно сложно, поэтому часто пользуются таким показателем, как плотность популяции — количество особей, обитающих на единице площади или сосредоточенных в единице объема (например, для водных животных). Плотность популяции очень сильно меняется в разные сезоны и годы. Наиболее резко такие колебания встречаются у мелких организмов с короткими жизненными циклами. Например, массовое размножение зеленых водорослей в летний период вызывает цветение воды. Более стабильны численность и плотность популяций у крупных организмов (например, у древесных растений).
     Демографическими  показателями популяции служат рождаемость  и смертность.
     Рождаемость — это число новых особей, появившихся в популяции в результате размножения за единицу времени. Смертность — число особей, погибших за определенный период времени. Эти два показателя оказывают существенное влияние на количество особей в популяции и зависят не только от биологических особенностей вида, но и от многих внешних причин. Сильное влияние на рождаемость оказывает перенаселение. При увеличении плотности популяции животные начинают испытывать стресс, который приводит к выбросу определенных гормонов. В результате увеличивается частота выкидышей, животные теряют способность к спариванию, у них меняется репродуктивное поведение, возрастает агрессивность, ослабевает забота о потомстве и, как следствие, уменьшается рождаемость.
     При описании процессов, происходящих в  популяциях, часто важно знать не общую численность особей, а количество организмов, способных к размножению. Для обозначения числа размножающихся особей используют понятие эффективная численность.
     Обычно  численность популяции из года в  год сохраняется около среднего уровня. Однако в определенные благоприятные  для популяции годы ее численность может резко возрасти. Известны вспышки массового размножения непарного шелкопряда, саранчи и многих других видов. В связи с высоким урожаем кормов возрастает численность популяций зайцев, белок, леммингов. Резко увеличивается число особей видов, попадающих в новые регионы, где у них отсутствуют естественные враги (кролики в Австралии, ондатра в Европе). Популяция может очень быстро достичь максимально возможной величины, если исчезнут виды, сдерживающие ее рост. Так произошло с популяциями насекомых-вредителей в Китае после того, как там были уничтожены воробьи.
     Если  плотность популяции достигает  или слишком высоких или слишком  низких значений, срабатывают определенные механизмы, восстанавливающие эту  величину до оптимального для этого  местообитания числа особей. Такую способность популяций к самоподдержанию называют регуляцией численности.
     Существует  множество механизмов регуляции  численности, поэтому в природе редко происходят катастрофические колебания, которые подрывают ресурсы среды и приводят к гибели популяции.
     Состав  популяции. Каждую популяцию составляют особи, различающиеся по полу и возрасту.
     Возрастная  структура — соотношение в популяции особей разного возраста. Этот показатель зависит от продолжительности жизни особей, времени достижения ими половой зрелости, интенсивности размножения, смертности и т. д. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они контролируют и рождаемость, и смертность. Чем шире возрастной состав популяции, тем устойчивее она к действию внешних факторов. Знание возрастного состава популяции позволяет прогнозировать ее развитие на несколько лет вперед.
     Популяции, состоящие из множества следующих  друг за другом поколений, имеют сложную возрастную структуру. В других популяциях возрастная структура может быть очень простой, например у однолетних растений, где все особи равновозрастны.
     Половая структура — соотношение особей разного пола. В большинстве популяций в соответствии с генетическими закономерностями соотношение полов составляет 1:1. Однако в результате разной выживаемости особей мужского и женского пола на различных этапах индивидуального развития это соотношение может значительно меняться.
     Половая структура популяций не определяется у животных-гермафродитов (например, дождевых червей). У некоторых видов, которые способны размножаться без оплодотворения (дафнии, тли и др.), популяции на определенных стадиях жизненного цикла представлены только самками. В таких популяциях эффективность размножения достигает максимальных значений.
     Будучи  целостной динамической структурой, существующей во времени и пространстве, популяция является элементарной биологической частью вида, способной к эволюционным изменениям. 

     Популяция как единица эволюции
     Элементарная  единица эволюции. Процесс эволюции идет в течение тысяч и миллионов лет, поэтому он не может затронуть отдельную особь. Несмотря на то, что в течение жизни каждый организм претерпевает онтогенетические изменения, эволюционный процесс на уровне одного организма не происходит.
     Элементарная  единица эволюции должна удовлетворять определенным требованиям, а именно:
    выступать во времени и пространстве как некое единство;
    быть способной формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;
    реально существовать в определенных природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.
     Отдельный организм не удовлетворяет этим требованиям. Точно так же эти условия не соответствуют виду в целом, потому что, как нам уже известно, вид  не существует в пространстве как единое целое. В пределах ареала вида особи распределены неравномерно: либо они образуют разобщенные группы, либо их плотность заселения сильно отличается в различных частях местообитания.
     Приведенным выше условиям полностью удовлетворяет  популяция. Она реально существует в природе, представляет некое единое целое во времени и пространстве и способна наследственно изменяться во времени. Популяция и является элементарной единицей эволюции.
     Элементарное  эволюционное явление. Популяция представляет собой совокупность организмов одного вида, каждый из которых обладает определенным генотипом. Совокупность генотипов всех особей популяции называют генофондом популяции.
     Любая популяция гетерогенна (неоднородна) по своему генотипическому составу, т. е. в любой популяции генотипы особей отличаются друг от друга. Если условия окружающей среды достаточно постоянны в течение длительного времени, генофонд популяции остается практически неизменным относительно некоего среднего уровня. Однако, если условия изменятся, преимущество получат только особи, обладающие определенными свойствами и признаками, полезными для выживания в новых условиях. В результате полового размножения именно они смогут передать свои признаки и свойства, а следовательно, и гены, следующему поколению. Действуя на фенотипы, естественный отбор будет оставлять определенные генотипы, что приведет к направленному изменению генофонда популяции. Гены, отвечающие за более «выгодные» в данных условиях признаки, будут накапливаться из поколения в поколение, что приведет к изменению частот встречаемости этих генов в генофонде популяции.
     Таким образом, в течение времени генофонд популяции способен изменяться, что приводит к адаптивному (приспособительному) изменению организмов популяции. При этом эволюционным материалом являются генотипически различные особи, т. е. материал для эволюции поставляет наследственная изменчивость.
     Направленное  изменение генофонда  популяции, приводящее к изменению организмов, — это элементарное эволюционное явление.
     Условия, необходимые для осуществления эволюции. Итак, мы определили, что элементарными эволюционными единицами являются популяции, элементарными эволюционными явлениями — изменения их генофондов, а материалом эволюции служит разнообразие особей в популяции, закрепленное в их генотипах. Однако наличие популяции еще не подразумевает существование эволюции — направленного изменения живых организмов.
     Для того чтобы процесс эволюции был «запущен», необходимо давление на популяцию минимум трех типов факторов.
Во-первых, нужны факторы, вызывающие   изменения   в   генофонде популяции (наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый эволюционный материал, и популяционные волны, формирующие различия между генофондами разных популяций).
     Во-вторых, нужен фактор, который разделил бы одну исходную популяцию на две или более новых (изоляция). Наличие нескольких популяций одного и того же вида, разделенных изоляционными барьерами, позволяет каждой из них развиваться самостоятельно, что в дальнейшем может привести к формированию новых видов.
     Наконец, необходимо наличие фактора, который бы направлял эволюционный процесс, обеспечивая закрепление в популяции определенных адаптаций и изменений живых организмов (естественный отбор).
     Все эти факторы вместе должны оказывать определенное давление на популяцию, определяя ее дальнейшую судьбу в структуре своего вида. 

     Факторы эволюции
    Наследственная  изменчивость. Фактором, который обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции и новых комбинаций этого материала, является наследственная, или генотипическая, изменчивость. Существует две формы такой изменчивости: комбинативная и мутационная.
       Мутации с определенной частотой возникают  у всех живых организмов. Разные гены изменяются приблизительно с равной вероятностью, поэтому мутационные изменения затрагивают все признаки и свойства организмов, в том числе влияющие на жизнеспособность и размножение. Мутации возникают не направленно, не имеют приспособительного значения, т. е. обусловливают ту самую неопределенную наследственную изменчивость, о которой говорил Дарвин.
     Доминантные мутации (В) проявляются в первом же поколении, и их дальнейшая судьба зависит от их значимости. Вредные мутации приведут к гибели организма или к снижению его жизнеспособности. Даже если особь не погибнет, у нее значительно снизится вероятность оставить потомство, т. е. естественный отбор довольно быстро удалит носителей таких мутаций из популяции. Нейтральные и полезные в данных природных условиях мутации сохранятся в следующих поколениях.
     Однако  гораздо чаще происходят рецессивные  мутации (Ь), которые могут в течение длительного времени в скрытом виде передаваться из поколения в поколение. Носительство рецессивных мутаций (гетерозиготное состояние — Вb) в большинстве случаев не оказывает влияние на жизнеспособность особи и, следовательно, отбор на таких особей действовать не будет. С течением времени, когда в популяции накопится достаточное количество гетерозиготных особей, несущих такую мутацию, эти мутации могут перейти в гомозиготное состояние (bb). Дальнейшая судьба этих мутаций зависит от степени их значимости для организмов. Полезные признаки будут сохраняться в популяции, а обладатели вредных удаляться с помощью естественного отбора.
     Степень «полезности» мутации определяется теми условиями среды, в которых обитает конкретная популяция. При изменении этих условий может изменяться и значимость мутаций: то, что вредно при сочетании одних факторов среды, может оказаться полезно в другой ситуации.
     Количество возникающих мутаций выражают процентом гамет одного поколения, содержащих какую-либо вновь возникшую мутацию. У хорошо изученных видов плодовой мушки дрозофилы 25% всех половых клеток содержат ту или иную мутацию, у мышей и крыс — около 10%. Как видно из этих чисел, количество элементарного эволюционного материала достаточно велико.
Возникновение мутаций — элементарных единиц наследственной изменчивости приводит к увеличению генетического разнообразия популяции. Это разнообразие усиливается в результате создания случайных генетических комбинаций при скрещиваниях. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии образуют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован при изменении условий существования популяции.
     Мутационный процесс является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала. Его давление на природные популяции всегда существует и поддерживает генетическое разнообразие этих популяций на высоком уровне. В то же время благодаря своей случайной природе мутационный процесс не способен оказывать направляющее влияние на процесс эволюции.
     Популяционные волны. В естественных условиях численность популяции постоянно меняется. Такие периодические и непериодические колебания численности особей, составляющих популяцию, называют популяционными волнами. В результате неких случайных причин, таких, как нехватка кормов, эпидемии или влияние хищников, количество особей в популяции может резко сократиться, т. е. носители определенных генотипов погибнут. В маленькой по размеру популяции некоторые особи независимо от своего генотипа в силу случайных причин могут оставить или не оставить потомства, что приведет к изменению частот встречаемости тех или иных аллелей в популяции. При этом некоторые аллели могут совсем исчезнуть из популяции. Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции называют дрейфом генов. В итоге генофонд оставшейся популяции будет существенно отличаться от генофонда исходной популяции. Такое явление, при котором популяция проходит через период малой численности, получило название эффект «бутылочного горлышка». Если в дальнейшем влияние неблагоприятных факторов исчезнет и популяция восстановит свою численность до исходного уровня, ее генотипическая структура будет являться отражением генотипов тех особей, которые прошли через «бутылочное горлышко». В результате случайного дрейфа генов генетически однородные популяции, обитающие в сходных условиях, могут постепенно утратить свое первоначальное сходство. Таким образом, колебания численности (популяционные волны) вызывают изменения генетической структуры популяции.
     Итак, наследственная изменчивость и популяционные волны относятся к первой группе факторов, которые вызывают случайные изменения в генофонде популяции. Однако для того, чтобы в дальнейшем популяция могла развиваться независимо на основе своего собственного генофонда, необходима ее изоляция от других подобных популяций.
     Изоляция. Изоляция это ограничение или полное отсутствие скрещиваний особей разных популяций. Пока между популяциями существует поток генов, они не могут накопить существенные генетические различия. Изоляция приводит к прекращению обмена наследственной информацией и превращает популяцию в самостоятельную генетическую систему.
Различают пространственную и экологическую  изоляцию.
     Пространственная  изоляция связана с существованием географических преград между популяциями, например горных хребтов, пустыней, водоемов и др.
     При экологической изоляции скрещивание между организмами различных популяций становится невозможным, если особи этих групп разделены экологическими препятствиями в пределах одного ландшафта. Например, обитатели одного болота имеют мало шансов встретиться в период размножения с обитателями другого болота и т. п.
     Эволюционное  значение разных форм изоляции заключается  в том, что они закрепляют и  усиливают генетические различия между  популяциями, а следовательно, создают предпосылки для дальнейшего преобразования этих популяций в отдельные виды.
     Итак, такие факторы эволюции, как наследственная изменчивость, популяционные волны  и изоляция изменяют генофонд популяций  и обеспечивают их независимое существование, создавая условия для действия главного эволюционного фактора — естественного отбора. 

     Естественный  отбор — главная  движущая сила эволюции
     Естественный  отбор это преимущественное выживание и размножение наиболее приспособленных особей каждого вида и гибель менее приспособленных организмов. Принцип естественного отбора, который впервые выдвинул Ч. Дарвин, имеет основополагающее значение в теории эволюции. Именно естественный отбор является тем третьим необходимым фактором, который направляет эволюционный процесс и обеспечивает закрепление в популяции определенных изменений.
     Естественный  отбор основывается на генетическом разнообразии и избыточной численности особей в популяции. Генетическое разнообразие создает материал для отбора, а избыточное количество особей приводит к возникновению конкуренции и, как следствие, к борьбе за существование.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.