Основные направления биологической эволюции

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменения очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов и пепла. Наличие в атмосфере большого количества твердых частичек снижало прозрачность атмосферы, следовательно, уменьшалось количество падающей на Землю солнечной радиации. Это было одной из причин развития оледенения. Не случайно оледенения сопровождали горообразовательные процессы.

Грандиозные ледниковые покрытия поверхности Земли значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на развитие органического мира. В процессе эволюции постоянно возникали новые формы организмов, а прежние формы, оказавшиеся неприспособленными к новым условиям существования, вымирали. Выжившие в этих условиях группы организмов в межледниковые периоды достигали расцвета. В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы. Применение радиоизотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

На основе данных палеонтологии всю историю жизни на Земле подразделяют на эры и периоды.

Основные направления биологической эволюции. Архей — древнейший этап в истории Земли — появление и господство прокариотических и эукариотических одноклеточных организмов. Живые организмы того времени могли существовать исключительно в водной среде, так как толща воды уменьшала губительное воздействие ультрафиолетового излучения, а также ряда вредных веществ, токсичность которых снижалась при растворении. В архее находят и первые остатки фотосинтезирующих организмов.

Эволюция одноклеточных организмов продолжалась и далее, на протяжении всей истории существования жизни. Возможность обитания одноклеточных организмов в экстремальных условиях (многие бактерии, например, могут обитать в бескислородных условиях, при низких и высоких температурах, в концентрированных растворах солей и т.п.), разные способы питания, быстрая сменяемость поколений и отбор наиболее приспособленных особей вели в ходе дальнейшей эволюции к возникновению огромного числа различных видов прокариот и одноклеточных эукариот.

В протерозое ствол древних эукариот разделился на несколько ветвей, из которых возникли многоклеточные организмы — грибы, растения и животные. Переход к многоклеточности — это серия ароморфозов, имевших особое значение в эволюции. Гипотезы происхождения многоклеточных организмов. Все многоклеточные, как растения, так и животные, при половом размножении начинают процесс индивидуального развития с одной клетки — зиготы. Это дает основание судить о возможности их происхождения от протистов. Считается, что основной группой, от которой берут свое начало многоклеточные организмы, являются колониальные жгутиковые протисты.

В основе современных представлений о происхождении многоклеточных организмов лежат гипотезы немецкого зоолога Э. Геккеля и русского ученого И.И. Мечникова, которые были предложены в конце 19 в.

Гипотеза Э. Геккеля основана на сходстве эмбриональной стадии развития многоклеточных животных (бластулы) с шаровидной колонией жгутиковых протистов типа вольвокса. Э. Геккель считал, что примитивные многоклеточные — губки и кишечнополостные произошли от вольвоксоподоб-ных колониальных жгутиковых, у которых одна сторона вогнулась внутрь колонии, в результате чего образовался второй, внутренний слой клеток. Сходство этой предковой формы с эмбриональной гаструлой дало основание Э. Геккелю назвать ее гастреей. Гастрея имела рот, слепо замкнутую кишечную полость и двухслойную стенку тела, состоящую из экто- и энтодермы. Гастрея Э. Геккеля близка по организации к кишечнополостным, от которых, возможно, идет ветвь к высшим многоклеточным.

Согласно гипотезе И.И. Мечникова предками многоклеточных были шарообразные колонии жгутиковых, первичным способом питания которых был фагоцитоз. Клетки, захватывающие пищевые частицы, временно утрачивали жгутики и перемещались внутрь колонии. Затем они могли возвращаться на поверхность колонии и восстанавливать жгутик. Путем дальнейшего размножения этих клеток внутри колонии образовался второй слой клеток и возник двухслойный организм — фагоцителла. Постепенно у фагоцителлы произошло разделение функций между клетками: наружные клетки эктодермы стали выполнять покровную и двигательную функции, а клетки внутреннего слоя — энтодермы — функции питания и размножения. В 70-е гг. 20 в. зоологи обратили внимание на крошечный морской организм — трихоплакс. В 1973 г. русский ученый А.В. Иванов установил, что трихоплакс по своему строению соответствует гипотетическому существу фагоцителле и, таким образом, заполняет брешь между ныне существующими одноклеточными и многоклеточными животными.

Основные направления биологической эволюции. В протерозойской эре в морях обитало множество водорослей. Начальные звенья эволюции многоклеточных животных не сохранились. В протерозойских отложениях находят остатки представителей губок, кишечнополостных, членистоногих.

В эволюции многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных, наблюдается усложнение морфологической структуры. Оно идет через усиление тканевой специализации — от возникновения зародышевых листков, определяющих развитие пищеварительной, выделительной, половой и других систем органов. Возникает хорошо выраженная центральная нервная система: у беспозвоночных — ганглиарная, у позвоночных — с центральным и периферическим отделами. Одновременно совершенствуются способы полового размножения — от наружного оплодотворения к внутреннему, от развития яиц вне материнского организма к живорождению.

В палеозое наблюдается дальнейшая эволюция жизни. Достигают расцвета водоросли и грибы.В силуре вышли на сушу растения — мхи и псило-фиты. Последние дали начало папоротникам, хвощам и плаунам, которые в эту эру достигают расцвета и в большинстве вымирают к концу палеозоя.

Вместе с растениями на сушу вышли первые животные, дышащие атмосферным воздухом — паукообразные.

Кистеперые рыбы имели две основные предпосылки для перехода в наземную среду обитания: мускулистые конечности и легкие. В конце девона они дали начало первым земноводным — стегоцефалам.

В каменноугольном периоде (карбоне) появились голосеменные растения, произошедшие от семенных папоротников. Возникновение семени дало голосеменным большие преимущества, так как освободило половой процесс от необходимости наличия воды для оплодотворения.

Рептилии приобрели свойства, позволившие им окончательно порвать с водной средой. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение на суше.

В юрском периоде вымирают семенные папоротники и появляются первые покрытосеменные растения, постепенно распространившиеся на все материки.

В мезозойскую эру достигают расцвета моллюски и крупные рептилии — динозавры. Поэтому эту эру называют веком аммонитов, или веком динозавров.

Развитие животного мира в кайнозойскую эру характеризуется дальнейшей дифференциацией насекомых, интенсивным видообразованием птиц и чрезвычайно быстрым прогрессивным развитием млекопитающих.

Финалом эволюции многоклеточных животных было появление организмов с поведением «разумного типа». Сюда относятся животные с высокоразвитой условнорефлекторной деятельностью, способные передавать информацию следующему поколению не только через наследственность, но и в ходе передачи опыта молодняку посредством научения.

Заключительным этапом в эволюции животного мира стало возникновение человека.

Историю Земли делят на крупные промежутки времени — эры и периоды. Крупные геологические события вызывали периодические изменения климата, что, в свою очередь, оказывало существенное влияние на эволюцию органического мира. Палеонтологические находки позволяют проследить историю живой природы на Земле и основные направления эволюции.