9. Поясните проблемы происхождения и эволюции нашей планеты, суть гипотез тектоники литосферных плит, дрейфа континентов. Дайте современный вариант гипотезы мобилизма.

Идею эволюции ввел в науки неживой природе французский зоолог граф Ж.Бюффон. он считал, что материя, из которой возникла все планеты, была выброшена из недр Солнца ударом кометы. Небольшие куски солнечного вещества постепенно группировались в комки и охлаждались. Бюффон даже ставил опыты с раскаленными шарами и заключил, что Земле потребовалось бы для охлаждения примерно 75 тысяч лет. Его идеи вызвали первую небулярную (лат.nebula "туман, облако") гипотезу происхождения планет.

Процесс образования каждой из планет солнечной системы имел свои особенности. Около 5∙10⁹ лет на расстоянии 1а.е. = 150 млн. км от Солнца зародилась наша планета.

При падении на Землю астероидоподобных тел вещество нагревалось и дробилось. Первичное вещество сжималось под действием тяготения, принимало форму шара, недра которого разогревались. Происходили процессы перемешивания, шли химические реакции, более легкие силикатные породы выдавливались из глубины на поверхность и образовывали земную кору, тяжелые – оставались внутри. Разогревание сопровождалось бурной вулканической реакцией, при этом пары и газы вырывались наружу. У планет земной группы сначала не было атмосфер, как нет их сейчас на Меркурии и Луне. В процессе вулканической деятельности рождалась земная атмосфера, а водяные пары конденсировались в океанах.

Эволюция Земли как планеты и эволюция живого на ней были взаимосвязаны и взаимозависимы. На весь ход и миграции химических элементов в верхних оболочках Земли (стратосфере, гидросфере и атмосфере) все сильнее, - и прямо, и косвенно – влияло живое вещество биосферы.

Теория тектоники плит заключается в том, что верхний слой земной коры состоит примерно из пятнадцати жестких плит, из них 6-7 являются крупными, они могут сталкиваться, погружаться друг под друга и надвигаться одна на другую. Эти плиты плавают по мантии – расплавленным глубинным породам. Вместе с плитами могут перемещаться и континенты.

Теория дрейфа континентов основана на тектонике литосферных плит. Данные геофизики, в основном сейсмические, подтверждают эту теорию. На протяжении геологической истории Земли континенты неоднократно соединялись, образуя единый континент, который позже снова раскалывался. В современной теории тектоники плит считается, что литосферу можно смоделировать системой плит, перемещающихся относительно друг друга со средними скоростями около нескольких см/год. Плиты плавают на горячем, пластичном слое мантии Земли – астеносфере, в котором вещество находится в расплавленном состоянии.

Мобилизм, гипотеза, предполагающая большие (до нескольких тыс. км) горизонтальные перемещения материковых глыб земной коры (литосферы) относительно друг друга и по отношению к полюсам в течение геологического времени. Мобилизм противопоставляется фиксизму, т. е. гипотезе, отрицающей такое перемещение и отводящей основную роль в развитии земной коры вертикальным движениям. Предположения о подвижности материков начали высказываться ещё в XIX в., но научно разработанная гипотеза мобилизма была сформулирована впервые в 1912г. немецким геофизиком А. Вегенером (теория дрейфа материков). Современный вариант мобилизма — «новая глобальная тектоника» (или тектоника плит) в значительной мере основана на результатах изучения рельефа дна и магнитных полей океанов, а также на данных палеомагнетизма. Согласно этим представлениям, происходит медленное (в среднем 1—5 см в год) перемещение монолитных плит, включающих не только материковые глыбы, но и примыкающие к ним обширные области океанической коры вместе с самой верхней частью мантии. Плиты расходятся в обе стороны от срединноокеанических хребтов к молодым складчатым поясам (Анды, Гималаи) и островным дугам. Здесь происходит погружение переднего края одной из двух встречающихся плит на значительную глубину (до 700 км) вдоль наклонных разломов, характеризуемых высокой сейсмичностью; в материковой коре другой плиты под влиянием сжатия образуются складки и надвиги. На тыльной стороне перемещающихся глыб, т. е. у оси срединных океанических хребтов, возникают структуры растяжения — рифты. Подъём вещества из верхней мантии в «щель», раскрывающуюся при раздвигании плит, и последующее излияние базальтовых лав формируют в рифтовых зонах новообразованный слой коры; т. о. происходит расширение площади океанического дна.

На основании сходства геологического строения разобщённых частей палеозойских материков — Гондваны (охватывавшей Южную Америку, Африку, Индостан, Австралию и Антарктиду) и Лавразии (Северная Америка, Европа, северная половина Азии) и совпадения контуров их материкового склона предложены палеотектонические реконструкции. Эти построения подтверждаются палеоклиматическими и палеомагнитными данными, которые показывают, что различные части Гондваны находились в конце палеозойской эры гораздо ближе к южному полюсу, чем сейчас, а Северная Америка располагалась рядом с Европой. Перемещения, происходившие в течение мезозоя и кайнозоя, привели к почти полному исчезновению геосинклинального океана Тетис и к образованию новых океанов — Индийского и Атлантического. В качестве основной причины мобильности материков обычно указываются конвенционные течения вещества мантии.

10. Раскройте сущность микро- и макроэволюции, приведите примеры действующих в них процессов. Каковы доказательства эволюции органического мира? Сопоставьте понятия "популяция" и "вид". Докажите, что популяция является единицей эволюции. Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов?

Микроэволюция, совокупность пусковых эволюционных процессов, протекающих внутри вида, в пределах отдельных или смежных популяций. При этом популяции рассматриваются как элементарные эволюционные структуры; мутации, лежащие в основе наследственной изменчивости, — как элементарный эволюционный материал, а мутационный процесс, волны жизни, разные формы изоляции и естественный отбор — как элементарные эволюционные факторы. Под давлением этих факторов происходит изменение генотипического состава популяции — ведущий пусковой механизм эволюционного процесса. Ранее термин «микроэволюция» употреблялся некоторыми эволюционистами для обозначения изменчивости и формообразования внутри вида и противопоставлялся макроэволюции. Современное учение о микроэволюции развилось после синтеза генетики с классическим дарвинизмом, начало чему было положено работами советского генетика С. С. Четверикова (1926) и английского генетика Р. А. Фишера (1930). По современным воззрениям (иногда называемым «синтетической теорией эволюции»), все основные пусковые механизмы эволюции (на всех её уровнях) протекают внутри видов, т. е. на микроэволюционном уровне. Микроэволюция завершается видообразованием, т. е. возникновением видов, репродуктивно изолированных от исходных и других близких видов. Поэтому нет принципиальных различий между микроэволюцией и макроэволюцией, различающихся лишь временными и пространственными масштабами. Для успеха исследований на микроэволюционном уровне необходим синтез популяционно-генетических опытов, количественных описаний процессов популяционной динамики и экологии, изучения этологических явлений, аналитического применения теоретических положений генетики и, наконец, построения математических моделей внутрипопуляционных и межпопуляционных процессов.

Макроэволюция, совокупность процессов эволюции живых форм, протекающих на надвидовом уровне, то есть после установления практически полной межвидовой изоляции и прекращения нивелировки достигнутых различий путём скрещиваний. В 1-й половине XX века термин «макроэволюция» употреблялся некоторыми биологами (немецким — Р. Вольтерек, 1920, советским — Ю. А. Филипченко, 1927, немецким — Р. Гольдшмидт, 1940) в связи с принимаемыми ими двумя типами наследственной изменчивости — внутривидовой (основанной на менделирующих, то есть подчиняющихся законам Менделя, мутациях) и особой (неменделирующей) изменчивости, определявшей, по мнению этих учёных, возникновение надвидовых таксонов. Большинство биологов, изучающих механизм эволюции, считает, что основу образования видов, родов, семейств и т. д. составляют одни и те же микроэволюционные процессы; в связи с этим противопоставление макроэволюции и микроэволюции не оправдано.

Популяция в генетике, экологии и эволюционном учении, совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений; особи одной популяции имеют большую вероятность скрещиваться друг с другом, чем с особями других популяций; это связано с тем, что данная совокупность особей отделена от других таких же совокупностей особей той или иной степенью давления различных форм изоляции. Основной характеристикой популяции, определяющей её центральное положение как элементарной единицы эволюционного процесса, является её генетическое единство: в пределах популяции. в той или иной степени осуществляется панмиксия. Вместе с тем особям, составляющим популяцию, присуща генетическая гетерогенность (в пределах единого генофонда популяции), определяющая приспособленность популяции к различным условиям среды обитания и создающая столь важный для эволюции резерв наследственной изменчивости. Вследствие генетической и морфофизиологической неравноценности особей, неоднородности окружающей среды популяций имеет сложную структуру: особи различаются по полу и возрасту, принадлежности к разным, обычно перекрещивающимся поколениям, к разным фазам жизненного цикла, к тем или иным малоустойчивым группировкам внутри популяции (стадо, колония, семья и т.п.).

Биологический вид обычно представлен множеством взаимодействующих популяций. Число особей, входящих в популяцию, широко варьируя не только у разных видов, но и в пределах одного вида, всегда достаточно велико (обычно не менее нескольких сотен, однако у ряда видов может достигать сотен, тысяч, а может быть, и миллионов особей). Границы пространства, занятого популяцией, часто бывает трудно определить, т.к. они всегда динамичны, что обусловлено, например, колебаниями численности и плотности популяции.

На популяционном уровне постоянно ощущается влияние всех других основных уровней организации жизни — молекулярно-генетического, организменного, биогеоценотического. Генетически детерминированные процессы клеточного метаболизма обусловливают в процессе индивидуального развития разную приспособленность отдельных особей к абиотическим и биотическим условиям среды обитания. Характер взаимоотношений между особями, в частности то место в установившейся внутри популяции иерархии, какое занимает данная особь, определяет важные свойства популяции. Изменение биогеоценотической среды влечёт за собой изменение генетического состава и структуры популяции, её численности и величины занимаемого ею пространства. В свою очередь, в процессе жизнедеятельности популяция воздействует на все уровни среды и, в частности, влияя на численность и структуру популяций других видов, служит фактором, обусловливающим динамику биогеоценоза.

Вид, основная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции. Вследствие этого вид — основное таксономическое подразделение в систематике животных, растений и микроорганизмов. У половых, перекрёстно оплодотворяющихся организмов, к которым относятся почти все животные, значительная часть растений и ряд микроорганизмов, вид — совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и вследствие этого дающих переходные гибридные популяции между местными формами, населяющих определённый ареал (территорию, акваторию), обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотичной (косной) и биотичной (живой) средой, отделённых от др. таких же групп особей практически полной нескрещиваемостью в природных условиях. Накопление в конце XVII в. сведений о многообразии форм животных и растений привело к представлению о виде как о вполне реальных группах особей, похожих друг на друга примерно так же, как походят друг на друга члены одной семьи, и отличимых от других таких же групп особей. Видом считались, например, волк, лисица, ворона, галка, дуб, берёза, пшеница, овёс и т.п. Возрастающее число описываемых видов потребовало стандартизации их названий и построения иерархической системы видов и более крупных систематических единиц. Основополагающая работа в этом направлении была проведена шведским натуралистом К. Линнеем, заложившим основы современной систематики животных и растений в своём труде «Система природы» (1735). Объединив близкие виды в роды, а сходные роды в отряды и классы, Линней ввёл для обозначения вида двойную латинскую номенклатуру (так называемую бинарную номенклатуру): каждый вид обозначался названием рода и следовавшим за ним видовым названием. К концу XVIII в. система Линнея была принята большинством биологов во всём мире. В 1-й половине XIX в. французский учёный Ж. Кювье разработал понятие типов строения, после чего тип как высший таксон, т. е. высшая систематическая категория, был введён в линнеевскую систему. В то же время стали складываться представления об изменении вида в процессе развития живой природы, завершившиеся появлением эволюционной теории Ч. Дарвина, которая показала необходимость при построении естественной филогенетической системы исходить из преемственной генетической связи между формами живых организмов. К концу XIX в. накопился большой материал по внутривидовой географической изменчивости и было введено понятие подвидов. Накопление числа описанных видов и подвидов животных, растений и микроорганизмов (к середине XX в. оно превысило 2 млн.) привело, с одной стороны, к «дроблению» видов и описанию любых локальных форм в качестве видов, с другой стороны, — стали «укрупнять» виды, описывая в качестве вида группы или ряды географических рас (подвидов), образующих совокупность явно родственных и обычно связанных друг с другом переходами форм.