Доказательства эволюции
Сравнительная анатомия
Гомологичные органы – органы, имеющие общее происхождение и сходное строение независимо от выполняемой функции.
Аналогичные органы – органы, которые выполняют одинаковую функцию, но имеют разное происхождение.
Рудиментарные органы – органы, утратившие в ходе эволюции свою функцию и находящиеся на пути к исчезновению, напр. у человека: остаток третьего века, копчик, аппендикс, волосяной покров, мышцы, двигающие ушную раковину.
Атавизмы – органы, которые были утеряны видом в ходе эволюции, но иногда появляются у отдельных особей, напр. у человека: хвост, многососковость, оволосненность лица, сильное развитие клыков и т.д.
Переходные формы – организмы, которые сочетают в своем строении признаки высших и низших систематических групп.
Эмбриология – напр. биогенетический закон, сходный гаметогенез у многоклеточных и т.д.
Молекулярная биология – единый генетический код.
Палеонтология дает наиболее прямые доказательства в виде ископаемых остатков организмов.
Направления и пути эволюции
Впервые этот вопрос изучали Северцов и Шмальгаузен.
Направления эволюции:
Биологический прогресс: характеризуется увеличением количества особей, увеличением количества подвидов, расширением ареала, часто основывается на усложнении организации, но может основываться и на упрощении, напр. паразитические черви
Биологический регресс: характеризуется уменьшением численности, уменьшением числа подвидов, сужением ареала и ведет к вымиранию видов.
Пути эволюции:
Ароморфоз – принципиальное морфофизиологическое изменение, которое повышает общий уровень организации и не является узкоприспособительным. Приводит к возникновению крупных систематических групп.
Идиоадаптация – мелкое морфофизиологическое изменение, которое не повышает общий уровень организации, а приспосабливает к конкретным условиям среды. Ведет к появлению мелких систематических групп.
Общая дегенерация – упрощение организма. Часто происходит при переходе к паразитическому или сидячему образу жизни, а также в экстремальных условиях обитания.
Экология
Термин предложил Геккель.
Экология – это наука о взаимоотношениях организма с окружающей средой.
Отдельные части среды, которые действуют на организм – экологические факторы. Они бывают абиотические – факторы неживой природы, напр. влажность, температура, свет; биотические – влияние на организм других живых организмов; антропогенные – влияние на организм человеческого общества.
Характер воздействия фактора на организм:
На организм действует одновременно много факторов, и действие каждого фактора зависит от других. Факторы могут частично компенсировать друг друга. Напр. действие морозов на птиц частично компенсируется обилием корма. Но ни один фактор, необходимый организму, не может быть полностью заменен другими. Фактор среды, который в данных условиях имеет значения, наиболее удаляющиеся от оптимума, называется ограничивающим/лимитирующим фактором. Это понятие ввел Либих.
Абиотические факторы:
Климат – комплексный фактор, и приспособления к нему имеют сезонный и зональный характер.
Свет. Биологическое действие света обусловлено его спектральным составом, интенсивностью, а также суточной и сезонной периодичностью.
Ультрафиолет с длиной волны до 300 нм губителен для организмов, но он задерживается озоновым слоем. Ультрафиолет с длиной волны 300-400 нм обладает большой химической активностью, в больших дозах повреждает клетки, а в малых дозах вызывает синтез витамина D у млекопитающих; насекомые видят в этой части спектра.
Видимый свет обеспечивает цветное зрение, а у растений фотосинтез. Реакция на продолжительность дня называется фотопериодизм. Он запускает многие процессы у животных и растений, напр. цветение, плодоношение, листопад у растений, размножение и миграции у животных.
Инфракрасный свет обеспечивает нагревание тканей.
Влажность. В засушливых местах обитания выработались различные приспособления к недостатку влаги: сильное развитие корней, уменьшение площади листьев, толстый слой кутикулы и т.д. У животных – миграции, летняя спячка, ночной образ жизни, использование эндогенной воды, способность быстро бегать.
Температура. Температурный диапазон жизни - от температуры полярных вод (-2-0оС) до температуры горячих источников (85-90оС). Оптимальная температура для наземных организмов составляет +15-30оС.
Приспособления к низким температурам:
Усиление теплопродукции за счет сокращения мышц
Теплоизолирующие покровы
Адаптивное поведение, напр. миграция, спячка, анабиоз, использование укрытий
Окисление бурого жира
Накопление в клетках веществ, препятствующих замерзанию
Артериовенозные теплообменники.
Приспособления к высоким температурам:
Сосудистые реакции
Испарение воды.
Правило Бергмана: из двух близких видов теплокровных более крупный обитает в более холодном климате.
Правило Аллена: у теплокровных северного полушария выступающие части тела уменьшаются к Северу и увеличиваются к Югу.
Эврибионты – организмы, которые могут жить в широком диапазоне условий среды.
Стенобионты – организмы, живущие в узком диапазоне условий среды.
Биотические факторы (взаимодействие живых организмов):
Нейтрализм: совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга, напр. белки и лоси в одном лису.
Симбиоз: форма взаимодействия, при которой один или оба организма получают выгоду, не причиняя другому вреда.
Комменсализм: один организм получает выгоду, другому безразлично.
Квартиранство, напр. мальки рыб прячутся под зонтиками медуз
Нахлебничество, напр. гиены и львы
Протокооперация: оба организма получают выгоду, но это взаимодействие для них необязательно, напр. рак-отшельник и актиния
Мутуализм: оба организма получают выгоду и практически не могут жить без этого взаимодействия.
Антибиоз: один из организмов получает выгоду, причиняя другому вред.
Паразитизм
Хищничество, причем внутривидовое хищичество называется каннибализм
Конкуренция, когда у организмов сходные потребности, напр. пеницилл и бактерии