Реферат: Доказательства и методы изучения эволюции органического мира
Исследованиями установлено, что в индивидуальном развитии происходит повторение состояния не взрослых предков, а их зародышей. Например, у зародыша млекопитающего, как и у зародыша рыбы, закладываются жаберные щели. Это означает, что в индивидуальном развитии млекопитающего сохранились и повторяются стадии, общие с зародышами рыб, а не взрослого организма. Еще пример: исследованиями русского ученого-дарвиниста А.О. Ковалевского установлено значительное сходство между личинками ланцетника и морского животного асцидии (подтип оболочников, тип хордовых): они плавают, имеют хорду, нервную трубку и т.п. Ланцетник сохраняет эти признаки во взрослом состоянии, только менее подвижен. Взрослая асцидия, ведущая прикрепленный образ жизни, этих признаков не имеет. Следовательно, ланцетник повторяет в индивидуальном развитии стадии, общие с личинкой асцидии, а не с ее взрослой формой. Э. Геккель был прав, утверждая, что в индивидуальном развитии организмов имеет место повторение признаков древнего характера. Однако на некоторых стадиях индивидуального развития эти признаки могут иметь значение приспособлений. Например, наличие хорды и нервной трубки у личинки асцидии указывает, что далекие предки этого животного вели подвижный образ жизни. Следовательно, в данном случае древние признаки у личинки повторяются. Но хорда служит осевой опорой тела, а нервная трубка, связанная с органами чувств, обеспечивает ориентировку животного в среде, т.е. эти признаки являются и приспособительными в жизни самой личинки.
Иногда некоторые стадии, пройденные предками, выпадают из индивидуального развития их потомков. Поясним это примером. У змей в процессе естественного отбора в связи с передвижением при отсутствий конечностей во много раз увеличилось число позвонков, ребер и мускульных сегментов по сравнению с ящероподобными предками этих животных. Если бы в индивидуальном развитии полностью повторялось историческое развитие, то у зародышей змей на разных стадиях должно было быть постепенно возрастающее число позвонков, ребер и мускульных элементов. В действительности же они закладываются сразу в количестве, характерном для взрослых змей; таким образом, здесь наблюдается сокращение - выпадение ряда стадий.
В индивидуальном развитии не только выпадают некоторые стадии, но и возникают такие изменения органов, которых не было у зародышей предков. Новые признаки возникают на разных стадиях зародышевого развития. Однако крупные изменения в строении тела, которые остаются у взрослых животных и отличают их от животных других систематических групп, чаще всего появляются на более ранних стадиях. Например, рыбообразная личинка лягушки (отряд бесхвостых амфибий) имеет очень короткое туловище. А личинка тритона (отряд хвостатых амфибий) на той же стадии отличается удлиненной формой, остающейся и во взрослом состоянии. Известно, что оба эти отряда произошли от одних общих предков и уже позднее дивергировали. Следовательно, сокращение числа позвонков, которое привело в процессе эволюции к возникновению бесхвостых амфибий, появилось у их предков на ранней стадии развития, когда позвоночник только еще начинает формироваться. Точно так же объясняется большое различие в длине и числе закладывающихся позвонков у зародышей змей и ящериц, хотя они произошли от общих предков.
Если новые признаки наследственные и, не нарушая хода зародышевого развития, оказываются полезными организму во взрослом состоянии, то в процессе естественного отбора они сохраняются в потомстве. Так в индивидуальном развитии организмов закладываются новые пути их исторического развития.
Биогеография
Наука, изучающая закономерности современного распределения и распространения растений и животных на Земле, называется биогеографией. Она предоставляет ряд фактов, свидетельствующих в пользу эволюционного учения.
Зоогеографические области. По расселению наземных животных различают шесть зоогеографических областей суши:
1) Палеарктическую,
2) Неоарктическую,
3) Индомалайскую,
4) Эфиопскую,
5) Неотропическую и 6) Австралийскую (рис.24). Две первые области часто объединяют под названием Голарктической.
В зоогеографических областях представлены все типы и классы животных. Сравнение же более мелких систематических групп - отрядов, семейств, родов и видов - показывает существенную разницу в. фауне различных областей.
Рассмотрим несколько примеров. Две области северного полушария - Палеарктическая (Европа, большая часть Азии, Северная Африка) и Неоарктическая (Северная Америка) - географически между собой не соединены, но обнаруживают большое сходство в составе фауны. В той и другой области водятся олени, рыси, волки, лисицы, медведи, бобры, выдры, зайцы и т.п., одинаковые или очень близкие виды. Американскому бизону соответствует родственный вид - европейский зубр; сибирскому оленю маралу - американский олень вапити.
Палеарктическая область, географически составляющая одно целое с Индомалайской и Эфиопской, резко отличается от них фауной. В Палеарктической области нет горилл, шимпанзе, жирафов, лемуров, характерных для Эфиопской. Нет мартышек, слонов, ящеров, носорогов, виды которых представлены и в Эфиопской и Индомалайской областях, хотя они разделены морями.
Неоарктическая и Неотропическая области занимают два материка, соединенные Панамским перешейком (посмотрите на карте), однако имеют большие отличия в составе фауны. В Неотропической области обитают броненосцы, ленивцы и муравьеды из отряда неполнозубых, широконосые обезьяны, сумчатые крысы, тапиры и ламы, страусы нанду, колибри и др., которых нет в Неоарктической области.
Наконец, наиболее своеобразный животный мир наблюдается в Австралийской области. Почти все млекопитающие этой области (исключая привезенных) относятся к подклассу сумчатых. Здесь сохранились однопроходные - утконос и ехидна, которых нигде нельзя больше встретить. Птицы также поражают своеобразием: эму и казуары, киви-киви, птица-лира и много других, отличающихся ярким оперением и повадками от птиц всех иных областей.
В Новой Зеландии встречается гаттерия, внешне похожая на ящерицу, - представитель давно вымершего отряда первоящеров. У гаттерии на всю жизнь сохраняются остатки хорды.
Флористические области. Между флорами тех областей, фауны которых сходны, наблюдается также сходство. И наоборот, области, отличающиеся друг от друга в значительной степени по составу фауны, отличаются и флорами. Так, Палеарктическая и Неоарктическая флоры сходны между собой: например, европейские и американские виды клена, ясеня, сосны и ели являются близкими, родственными.
Флора Австралийской области, как и ее фауна, оказывается особенно своеобразной. Характерны вечнозеленые жестколистные леса Западной Австралии: эвкалипты, акации с черешками, расширенными наподобие листа; древние голосеменные - саговники, похожие на пальмы или древовидные папоротники. В степях и полупустынях - густые заросли кустарников из семейств бобовых, миртовых и др.
Причины сходства и различия фаун и флор. Современный состав фаун и флор различных областей можно объяснить, если рассматривать его исторически. Каждый вид когда-то образовывался в определенной области и расселялся из этого центра, пока не оказался перед преградами: высокими горами, обширными пустынями, морями, реками и т.п. В дальнейшем фауны и флоры областей и участков суши, разделенных естественными преградами, развивались обособленно. Если такое обособление произошло недавно, то наблюдается большее сходство фаун и флор по сравнению с давно изолированными друг от друга областями. Так, известно, что Берингов пролив, разделяющий теперь материки Евразии и Северной Америки, образовался сравнительно недавно, около 1 млн. лет назад, когда их фауны и флоры уже приобрели современный облик. Вот почему сходны Палеарктическая и Неоарктическая фауны.
Сходство между Индомалайской и Эфиопской фаунами объясняется тем обстоятельством, что эти области заселялись пришельцами из одного центра - Центральной Азии - во время наступления ледника с севера.
Резкое различие Неотропической и Неоарктической фаун указывает на относительно недавнее соединение материков Северной и Южной Америки, что подтверждается изучением пластов земной коры Панамского перешейка. Наличие сумчатых и неполнозубых в Неотропической области позволяет предположить, что эти материки были некогда связаны.
Своеобразие Австралийской фауны объясняется очень давним обособлением этого материка, вследствие чего животный мир Австралии развивался долгое время совершенно изолированно от фаун других материков. Благодаря этому здесь уцелели очень древние группы животных, вытесненные в других областях более совершенными группами.
Фауны и флоры островов. На Галапагосских островах Дарвин нашел местные, т.е. эндемичные, виды ящериц, черепах, птиц, улиток и насекомых, а также растений, но близкие южноамериканским видам. Галапагосские острова довольно рано отделились от Южной Америки. Островные и материковые виды дивергировали в разных направлениях, что и привело к образованию эндемичных видов и родов.
Подобно островным фаунам, весьма своеобразны фауны замкнутых водных бассейнов. Наиболее ярким примером служит озеро Байкал, где более 3/4видов фауны эндемичны.
Таким образом, современное географическое распределение животных и растений можно понять и объяснить только с эволюционной точки зрения.
Палеонтология
Палеонтологией называется наука об ископаемых организмах. Подавляющее большинство видов, к которым эти организмы принадлежали, вымерло. Тем не менее, накопленный палеонтологический материал позволяет восстановить общий ход эволюции видов растений и животных.
Ископаемые остатки. Только ничтожная часть организмов или их остатков могла сохраниться в земных пластах. Мягкие части тела обыкновенно разлагаются, не оставляя следов. Твердые части, разрушаясь более медленно, могут замещаться кремнеземом из проникающих к ним минеральных растворов. В подобных случаях образуются окаменелости. Иногда в горной породе остается полость, соответствующая форме данного организма; со временем она заполняется илом или песком, затвердевает и получается как бы его окаменевший слепок. В других случаях организмы медленно обугливаются и оставляют, словно типографский оттиск на породе. В песке без доступа воздуха и воды трупы животных и людей могут пролежать многие тысячи лет, сохраняя кожу и высохшие мышцы. В земных слоях сохранились и дошли до нашего времени отпечатки частей тела вымерших животных, растений, более или менее полные скелеты, костные и хитиновые, челюсти, зубы, рога, чешуи, раковины, панцири, следы ног, пыльца. Известны целые "кладбища" костных остатков, следы борьбы между животными.
Тонкие прозрачные шлифы, получаемые при микроскопических исследованиях осадочных пород, обнаружили остатки бактерий. Осадочные железные и марганцевые руды, бокситы, фосфориты, глинистые морские и пресноводные отложения включают массу бактерий.