Теория эволюции органического мира. История и соотношение различных теорий эволюции органического мира Понятие эволюции органического мира кратко

и историческое развитие живых систем. Антропогенез

Теории Ч. Дарвина, Э. Бауэра, Л. Берга, современное понимание механизмов эволюции органического мира.

Этапы антропогенеза. Представление о ноосферы: ученых В. И. Вернадский, П. Тейяр де Шарден.

Происхождение жизни на Земле. Теория Ч. Дарвина.

Современное понимание

механизмов эволюции органического мира

Эволюция – это историческое изменение формы организации и поведения живых существ в ряду поколений. Эволюционная теория дает объяснение той совокупности признаков, которое характеризуют все живое на Земле.

В самых разных областях естествознания (геология, палеонтология, биогеография, эмбриология, сравнительная анатомия, учение о клеточном строении организмов) собранные учеными материалы противоречили представлениям о божественном происхождении и неизменяемости природы. Правильно объяснить все эти факты, обобщить их, создать теорию эволюции сумел великий английский ученый Ч. Дарвин.

Основные принципы эволюционной теории ч. Дарвина

В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственности изменчивости (по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам). Невозможно обнаружить двух особей, совершенно идентичных по совокупности признаков.

Все живые организмы обладают способностью к увеличению численности.

Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому при большом производстве особей должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида или особями разных видов, либо с природными условиями.

Выживают только приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые оказались адаптивными к данным условиям среды. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к расхождению (дивергенции) признаков этих разновидностей.

Данные геологии, палеонтологии, эмбриологии и других наук также указывали на изменяемость органического мира. Однако большинство ученых не признавали эволюции: никто не наблюдал превращения одних видов в другие. Интенсивно велась работа по селекции новых пород животных и сортов культурных растений.

Сторонники постоянства видов утверждали, что каждый сорт, каждая порода имеют особого дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. Все породы кур происходят от дикой банкивской курицы, домашние утки – от дикой кряковой утки, породы кроликов – от дикого европейского кролика. Предками крупного рогатого скота были два вида диких туров, а собаки – волк и для некоторых пород, возможно, шакал. При этом породы животных и сорта растений могут очень резко различаться.

Процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений, называется искусственным отбором.

Дарвин выделил две формы искусственного отбора: сознательный или методический (селекционер ставит перед собой определенную задачу и ведет отбор по одному-двум признакам) и бессознательный (примитивная форма искусственного отбора). Каждая пара организмов дает гораздо больше потомков, чем их доживает до взрослого состояния. Большая часть появившихся на свет организмов гибнет, не достигнув половой зрелости. Причины гибели разнообразны (нападение врагов, недостаток корма и др.). В природе происходит непрерывная борьба за существования. Этот термин должен пониматься в широком смысле, как любая зависимость организмов от всего комплекса условий окружающей его живой и неживой природы. Иначе говоря, борьба за существования – это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды.

Ч. Дарвин выделил три основные формы борьбы существования: межвидовую, внутривидовую и борьбу с неблагоприятными условиями.

После создания теории эволюции Дарвина прошли годы, сменилась историческая эпоха, но дискуссия по проблемам эволюции не затихает.

Сейчас активно пропагандируются и широко обсуждаются такие идеи, которые еще несколько лет назад были бы признаны абсурдными. В этом несомненная заслуга «научных» креационистов. Возникает вопрос, не связано ли все это с объективной ложностью или не научностью теории эволюции? Не является ли она бесплодным тупиком в развитии науки? Очевидно, что это не так. Убеждают в этом отчасти успехи, достигнутые в последние десятилетия многими биологами, работающими в области эмпирического изучения эволюции, а отчасти изучение тех критических замечаний, которые чаще всего высказываются противниками эволюционизма.

Рассмотрим наиболее распространенные положения современной эволюции, подвергаемые критике ее противниками. Часто утверждают, что мы можем наблюдать микроэволюционные изменения, но никогда не видим видообразования и макроэволюции. Действительно, обычно эти процессы протекают настолько медленно, что не могут быть объектом непосредственного наблюдения. Тем не менее, видообразование может быть зафиксировано эмпирически по прямым или косвенным данным. Таких данных приведено достаточно много в общих сводках по видообразованию. Есть и более частные работы по отдельным группам животных или растений. Иногда видообразование может быть повторено экспериментально. Например, исследованиями В. А. Рыбина было показано, что предком обыкновенной сливы, по всей вероятности, был естественный гибрид алычи и терна. В результате экспериментального скрещивания этих растений с последующим удвоением хромосом был получены гибриды – вполне жизнеспособные, очень похожие на настоящие сливы, и хорошо скрещивающиеся как с ними, так и друг с другом. Обнаружены также и некоторые отличия синтезированных слив от настоящих. Можно предположить, что со времени своего возникновения эти последние успели несколько измениться в ходе дальнейшей эволюции.

Искусственно созданными видами является, по-видимому, большинство наших домашних животных и сельскохозяйственных растений. Иногда палеонтологические данные позволяют проследить, как путем постепенных преобразований один вид превращался в другой. Например, белый медведь, по-видимому, произошел в позднем плейстоцене от бурого медведя. Весь процесс документирован палеонтологическими данными; известны переходные стадии процесса.

Можно было бы приводить и другие примеры видообразования. Собственно, они известны и креационистам. Однако современные креационисты утверждают, что видообразование всегда идет путем утраты или перераспределения тех или иных уже существующих наследственных факторов и только в рамках некоего первичного типа строения, так называемого «барамина». Возникновение новой наследственной информации, а, следовательно, и новых фенотипических структур, по мнению креационистов, невозможны. Невозможно и возникновение новых «бараминов». Эти последние были созданы непосредственно творцом.

По поводу этих концепций необходимо отметить следующее. В эволюции действительно чаще используются старые структуры, чем возникают новые. Весьма распространены редукционные процессы. Поэтому не составит проблемы подобрать примеры, не противоречащие взглядам креационистов. Например, слива произошла от тёрна и алычи путем гибридизации с последующей полиплоидией, то есть без возникновения новой генетической информации. Некоторые изменения этой информации, возможно, произошли в ходе дальнейших преобразований. Однако принципиально новые структуры появляются в эволюции также достаточно часто.

В эволюции белого медведя возникли новые признаки (комплекс всесторонних морфологических, физиологических и поведенческих адаптаций, связанных с переходом к жизни в экстремальных условиях Крайнего Севера и к полуводному образу жизни), определенно отсутствовавшие у бурого медведя. Генетически эти два вида остались очень сходными (в условиях зоопарка они могут образовывать плодовитые гибриды), но их морфологические и экологические отличия настолько велики, что некоторые ученые даже рекомендовали выделить белого медведя в отдельный род. При этом белый медведь стоит на таком же высоком уровне организации, как и бурый медведь. У него не менее, если не более, сложные образ жизни и поведение. Результатами редукции (в креационистском понимании) были среди его признаков разве что переход от всеядности к питанию чисто животной пищей, связанное с этим некоторое упрощение зубной системы и ещё депигментация шерсти.

От редукционной эволюции перейдем к прогрессивной. Креационисты и некоторые эволюционисты утверждают, что современная теория эволюции не может объяснить ранние стадии формирования органов, а также возникновение структур высокого уровня совершенства, например человека. На самом деле возникающие тут проблемы связаны только с недостаточной изученностью строения и функционирования этих органов, а также фактологи и эволюционного процесса. В отношении хорошо изученных органов мы, как правило, представляем в общих чертах, как они могли сформироваться в процессе эволюции.

Наследственная информация живых организмов, считают креационисты, была создана Богом в ходе творения, а позднее может только утрачиваться. Креационисты достаточно четко проводят аналогию между творческой деятельностью Бога и человеческим творчеством, видя в человеческом разуме пусть несовершенное, но все-таки подобие разума Бога. Однако имеющиеся данные, скорее, позволяют утверждать, что в основе творческой деятельности человеческого разума лежат вполне естественные процессы.

По их мнению, тo что существующие законы мироздания могут быть выявлены с помощью человеческого разума, само по себе свидетельствует о наличии разумного законодателя. Действительно, можно согласиться с тем, что существует некоторое соответствие логики нашего мышления логике процессов, происходящих в природе. Это соответствие не является абсолютным, поэтому процесс познания всегда сопровождается ошибками, а информация, полученная в результате познания, никогда не бывает исчерпывающей. Тем не менее, именно существование этого соответствия делает в принципе возможным познание окружающего мира. Нет, однако, никакой логической необходимости в том, чтобы объяснять это соответствие тем, что разум существ, познающих мир, подобен разуму творца, создавшего этот мир.

Гораздо проще и убедительнее его можно объяснить тем, что в эволюции человека адаптивное преимущество получали носители таких мыслительных структур, которые лучше соответствовали реальности нашего мира. Так наша способность познавать мир постепенно совершенствовалась. В основе лежал все тот же процесс естественного отбора.

Существование в живой природе систем с различным уровнем организации является результатом исторического развития. На каждой ступени эволюции органического мира возникали специфические для нее живые системы, включавшие в себя системы предшествующих ступеней в качестве составных частей. Появление человека, «homo sapiens» (человека разумного) также стало ступенью развития органического мира, так как качественным образом изменило биосферу. С появлением человека основной способ эволюции живых организмов путем простого биологического приспособления к окружающему миру был дополнен разумным поведением и целенаправленным изменением окружающей среды.

Миллионы лет тому назад, на заре формирования человека как разумного существа, его воздействие на природу ничем не отличалось от влияния на окружающую среду других живых организмов. Однако, постепенно человек становится решающим фактором преобразования органического и неорганического мира. Именно поэтому изучению эволюционного процесса и роли в нем человека в современном естествознании придается теоретическое и практическое значение.

Одна из основных особенностей познания биологических объектов заключается в изучении их предшествующей истории, без которой невозможно глубоко понять сущность жизни как специфической формы движения материи. Созданная на основе исторического метода эволюционная теория, в задачу которой входит изучение факторов, движущих сил и закономерностей органической эволюции, по праву занимает центральное место в системе наук о живом. Она представляет собой обобщающую биологическую дисциплину. Практически нет таких отраслей биологии, для которых эволюционная теория не давала бы методологических принципов исследования.

Эволюционная теория возникла не сразу, а прошла длительный путь становления от научной идеи до научной теории. История идеи развития в биологии разделяется на пять основных этапов. Каждый из этих этапов связан с доминированием определенных мировоззренческих установок, накоплением доказательств самого факта эволюции, формированием первых эволюционных представлений, а затем и эволюционных концепций, крупными открытиями и обобщениями в изучении причин и закономерностей эволюции и, наконец, созданием развитой, фактически обоснованной современной научной теории эволюции.

СТАНОВЛЕНИЕ ИДЕИ РАЗВИТИЯ В БИОЛОГИИ

Первый этап охватывает период от античной натурфилософии до возникновения первых биологических дисциплин в науке Нового времени. Он характеризуется сбором сведений об органическом мире и господством креационистских (представление о создании всего мира и живого Богом) и наивно трансформистских представлений о происхождении органического многообразия форм. Это был период предыстории эволюционной идеи. Представления наивного трансформизма о самозарождении живых существ, возникновении сложных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются (Эмпедокл), внезапном превращении видов (Анаксимен) не могут рассматриваться даже как прообраз эволюционного подхода к познанию живой природы.

Более интересна концепция Аристотеля, который занимался систематическим изучением животных и описал более 500 видов, расположив их в определенном порядке: от наиболее простых ко все более сложным. Намеченная Аристотелем последовательность тел природы начинается с неорганических тел и через растения движется к прикрепленным животным -губкам и асцидиям, а затем к свободно-подвижным морским организмам. Так появилось первое представление о лестнице живых существ.

Во всех телах природы Аристотель различал две стороны -материю, обладающую различными возможностями, и форму, под влиянием которой реализуется данная возможность материи. Также он различал три вида души: растительную, или питающую, присущую растениям, животным и человеку; чувствующую, свойственную животным и человеку; и разумную, которой наделен только человек.

На протяжении всего периода античности и Средневековья труды Аристотеля были основой представлений о живой природе и пользовались безусловным авторитетом.

В течение этого периода подобные взгляды прекрасно уживались с мифологическими и религиозными представлениями о том, что органический мир и Вселенная в целом остаются неизменными после божественного сотворения. Именно такова была официальная точка зрения христианской церкви в Европе в Средние века. Характерной чертой этого периода является описание существующих видов растений и животных, попытки их классификации, которые в большинстве своем носили чисто формальный (например, по алфавиту) или прикладной (полезные - вредные) характер. Было создано множество систем классификаций животных и растений, в которых за основу произвольно принимались самые разные признаки.

Интерес к биологии заметно усилился в эпоху Великих географических открытий и развития товарного производства. Интенсивная торговля и открытие новых земель расширяли сведения о животных и растениях. Потребность в упорядочении быстро накапливающихся знаний привела к необходимости их систематизации. Так начался второй период в истории идеи развития. Он связан с систематизацией накопленного материала и построением первых таксономических классификаций. На смену наивным трансформистским представлениям пришла метафизическая концепция неизменности видов. Умами большинства биологов этого периода владели «естественная теология» и философское учение о неизменной сущности вещей.

В это время большой вклад в создание системы природы внес выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней. Он описал более 8000 видов растений, установил единообразную терминологию и порядок описания видов. Он объединил сходные виды в роды, сходные роды - в отряды, а отряды - в классы. Таким образом, в основу своей классификации он положил принцип иерархичности, то есть соподчиненности таксонов - систематических единиц того или иного ранга в биологии. В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким - вид. Это был чрезвычайно важный шаг на пути к установлению естественной системы. Линней закрепил использование в науке бинарной, то есть двойной, номенклатуры для обозначения видов. С тех пор каждый вид называется двумя словами: первое слово означает род и является общим для всех входящих в него видов, второе слово - собственное видовое название.

Линней создал самую совершенную для того времени систему органического мира, включив в нее всех известных тогда животных и все известные растения. Правда, произвольность в выборе признаков для классификации привела его к ряду ошибок.

КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ Ж.-Б.ЛАМАРКА

Первая попытка построения целостной концепции развития органического мира была предпринята французским естествоиспытателем Ж.-Б. Ламарком. В отличие от многих своих предшественников теория эволюции Ламарка опиралась на факты. Мысль о непостоянстве видов возникла у него вследствие глубокого изучения строения растений и животных. В основу его эволюционной теории положено представление о развитии, постепенном и медленном, от простого к сложному, и о роли внешней среды в преобразовании организмов.

Ламарк считал, что первые самозародившиеся организмы дали начало всему многообразию ныне существующих органических форм. К этому времени в науке уже достаточно утвердилось представление о «лестнице существ» как последовательном ряде независимых, неизменных, созданных творцом форм. В градации этих форм Ламарк видел отражение истории жизни, реального процесса развития одних форм из других. Развитие от простейших до самых совершенных организмов - главное содержание истории органического мира. Человек - тоже часть этой истории, он развился из обезьяноподобных предков. Это было поистине революционное представление в то время (книга Ламарка «Философия зоологии» вышла в 1809 г.).

Описывая различные классы животных, Ламарк искал переходные формы между ними, хотя и допускал неизбежные ошибки в силу недостаточного развития в то время сравнительной анатомии. Наличие таких промежуточных видов должно было служить главным доказательством эволюции органического мира. В изменяемости видов его убеждали многочисленные примеры изменения растений и животных под влиянием окультуривания и одомашнивания, при переселении организмов в другие места обитания с иными условиями существования, а также факты межвидовой гибридизации.

Отсюда он сделал вывод, что раз виды изменчивы, то реальных границ между ними в природе нет и видов как таковых тоже нет; природа представляет собой непрерывную цепь изменяющихся индивидуумов, которые лишь ради удобства ученых выделяются в отдельные группы - виды.

Главной причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе стремление к усложнению и совершенствованию своей организации. Оно проявляется во врожденной способности каждого индивида к усложнению организма. Вторым фактором эволюции он называл влияние внешней среды: пока она не изменяется, виды постоянны, как только она становится иной, виды также меняются. При этом признаки, приобретенные таким образом, наследуются.

В зависимости от организации живых существ есть две формы приспособительной изменяемости видов под влиянием внешней среды. Растения и низшие животные прямо подвергаются ее действию, она способна очень легко вылепить из организма нужную форму. На высших животных среда действует косвенным образом: перемена внешних условий влечет за собой изменение потребностей животных и, следовательно, приводит к изменению привычек, направленных на удовлетворение этих потребностей. В свою очередь это приводит к активному или пассивному функционированию тех или иных органов. Более активная деятельность соответствующего органа влечет его интенсивное развитие, а пассивное состояние - отмирание. Именно так, в результате упражнений, у жирафа появилась его длинная шея. Вызванные таким образом изменения передаются по наследству, потомство продолжает развиваться в том же направлении, и один вид превращается в другой.

Таким образом, для ламаркизма характерны два основных методологических признака: телеологизм - как присущее организмам стремление к совершенствованию; и организмоцентризм - признание организма элементарной единицей эволюции, прямо приспосабливающейся к изменению внешних условий и передающей эти изменения по наследству.

Также важно отметить, что Ламарк особо выделял значение психического фактора в процессах приспособления высших животных, которые хотят, стремятся к своему изменению.

Теория Ламарка не получила признания современников. В это время наука еще не была готова к принятию идеи эволюционных преобразований. К тому же доказательства причин изменяемости видов, приводимые Ламарком, не были достаточно убедительными.

ТЕОРИЯ КАТАСТРОФ Ж. КЮВЬЕ

В первой четверти XIX века были достигнуты большие успехи в таких областях биологический науки, как сравнительная анатомия и палеонтология. Основные заслуги в развитии этих областей биологии принадлежат французскому ученому Жоржу Леопольду Кювье, который прославился прежде всего своими исследованиями по сравнительной анатомии. Он систематически проводил сравнение строения и функций одного и того же органа или целой системы органов через все разделы животного царства. Исследуя строение органов позвоночных животных, он установил, что все органы животного представляют собой части единой целостной системы. Вследствие этого строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других. Ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Это означает, что каждая часть тела отражает принципы строения всего организма. Так, если у животного имеются копыта, вся его организация отражает травоядный образ жизни: зубы приспособлены к перетиранию грубой растительной пищи, челюсти имеют определенную форму, желудок многокамерный, кишечник очень длинный и т.д. Соответствие строения органов животных друг другу Кювье назвал принципом корреляций (соотносительности). Руководствуясь принципом корреляций, Кювье успешно применил полученные знания в палеонтологии. Он был способен восстановить целостный облик давно исчезнувшего организма по сохранившимся до наших дней отдельным фрагментам.

В процессе своих исследований Кювье заинтересовался историей Земли, земных животных и растений. Он потратил многие годы на ее изучение, сделав при этом много ценных открытий. В результате проделанной им огромной работы он пришел к трем безусловным выводам:

Земля на протяжении своей истории изменяла свой облик;

Одновременно с изменением Земли изменялось и ее население;

Изменения земной коры происходили и до появления живых существ.

Совершенно бесспорным для Кювье было убеждение в невозможности возникновения новых форм жизни. Он доказал, что современные нам виды живых организмов не изменились, по крайней мере, со времени фараонов. Вытекающая отсюда оценка возраста Земли казалась по тем временам невообразимо огромной. Но самым существенным возражением против теории эволюции Кювье считал видимое отсутствие переходных форм между современными животными и теми, останки которых он находил при раскопках.

Однако многочисленные палеонтологические данные неопровержимо свидетельствовали о смене форм животных на Земле. Реальные факты вступали в противоречие с библейской легендой. Первоначально сторонники неизменности живой природы объясняли такое противоречие очень просто:

вымерли те животные, которых Ной не взял в свой ковчег во время всемирного потопа. Но ненаучность ссылок на библейский потоп стала очевидной, когда была установлена разная степень древности вымерших животных. Тогда Кювье выдвинул теорию катастроф. Согласно этой теории причиной вымирания были периодически происходившие крупные геологические катастрофы, уничтожавшие на больших территориях животных и растительность. Потом территории заселялись видами, проникавшими из соседних областей. Последователи и ученики Кювье, развивая его учение, пошли еще дальше, утверждая, что катастрофы охватывали весь земной шар. После каждой катастрофы следовал новый акт божественного творения. Таких катастроф и, следовательно, актов творения они насчитывали 27.

Теория катастроф получила широкое распространение. Однако целый ряд ученых выражали свое критическое отношение к ней. Бурным спорам между приверженцами неизменности видов и сторонниками стихийного эволюционизма положила конец глубоко продуманная и фундаментально обоснованная теория образования видов, созданная Ч. Дарвином и А. Уоллесом.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ Ч.ДАРВИНА

В ходе изложения предыдущих тем мы довольно часто пользовались понятием «эволюция», которое чаще всего отождествлялось с развитием. В современной науке это понятие получило очень широкое распространение, но во всех случаях использования его под эволюцией подразумевается процесс длительных, постепенных, медленных изменений, которые в конечном итоге приводят к изменениям коренным, качественным, завершающимся возникновением новых организмов, структур, форм и видов. Именно такое понимание термина «эволюция» было дано английским биологом Чарльзом Дарвином в его эволюционной теории.

Идея постепенного и непрерывного изменения всех видов растений и животных высказывалась многими учеными задолго до Дарвина. Но с опубликованием его труда «Происхождение видов путем естественного отбора» в 1859 г. начался третий период становления идеи развития в биологии. Это было революционным переломом в биологии, утвердившим в ней окончательно идею развития и превратившим ее в руководящий метод научного познания. Но это было и время острой идейной борьбы между различными эволюционными течениями.

Для признания эволюционной идеи и утверждения дарвинизма, кроме фактических доказательств эволюции, требовалось показать, как осуществляется эволюция и в чем заключаются причины объективной целесообразности живого. Эти проблемы были решены Дарвином в учении о естественном отборе.

Опираясь на огромный фактический материал и практику селекционной работы по выведению новых сортов растений и пород животных, Дарвин пришел к выводу, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида остается относительно постоянным. Следовательно, в природе происходит борьба за существование, в результате которой накапливаются признаки, полезные для организма и вида в целом, а также образуются новые виды и разновидности. Остальные организмы гибнут в неблагоприятных условиях среды. Таким образом, борьба за существование -это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Она бывает трех типов: межвидовой, при которой успех одного вида означает неуспех другого; внутривидовой, наиболее острой в силу того, что у особей одного вида одинаковые потребности; и борьбой с неблагоприятными условиями внешней среды. В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивидуумы и особи, обладающие таким комплексом признаков и свойств, который позволяет наиболее успешно конкурировать с другими. Таким образом, в природе происходят процессы избирательного уничтожения одних особей и преимущественного размножения других - естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных. При изменении условий внешней среды полезными для выживания могут оказаться какие-то иные, чем прежде, признаки. В результате меняется направление отбора, перестраивается структура вида, благодаря размножению широко распространяются новые признаки - появляется новый вид. Полезные признаки сохраняются и передаются последующим поколениям, так как в живой природе действует фактор наследственности, обеспечивающий устойчивость видов.

Однако в природе нельзя обнаружить два одинаковых, совершенно тождественных организма. Все многообразие живой природы является результатом процесса изменчивости, то есть превращений организмов под влиянием внешней среды. Дарвин считал возникновение новых видов длительным процессом накопления полезных индивидуальных изменений, увеличивающихся из поколения в поколение. Это связано с тем, что жизненные ресурсы (пища, места для размножения и т.д.) всегда ограниченны. Поэтому самая ожесточенная борьба за существование происходит между наиболее сходными особями. Напротив, между различающимися в пределах одного вида особями одинаковых потребностей меньше, а конкуренция слабее. Поэтому несхожие особи имеют преимущества в оставлении потомства. С каждым поколением различия становятся все более выраженными, а промежуточные формы, сходные между собой, вымирают. Так из одного вида образуется несколько новых. Явление расхождения признаков, ведущее к видообразованию, Дарвин называл дивергенцией. Нарастающая дивергенция ранее сходных форм способствует постепенному увеличению многообразия живого путем превращения внутривидовых форм в виды, видов - в роды и т.д.

Дарвин различает два типа изменчивости. Первый он называет «индивидуальной» или «неопределенной» изменчивостью. Она передается по наследству. Второй тип он характеризует как «определенную» или «групповую» изменчивость. Ей подвержены те группы организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды. Позднее в биологии неопределенные изменения стали называть мутациями, а «определенные» - модификациями.

Тем самым, с точки зрения теории эволюции, все многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Эти выводы основаны на трех основных принципах данной теории:

В любой популяции, виде живых организмов наблюдается изменчивость составляющих ее особей;

Некоторые из этих изменений унаследованы от родительских особей, получены от рождения, а другие являются результатом приспособления к окружающей среде, приобретены в течение жизни;

Рождается, как правило, значительно большее число организмов, чем доживает до размножения: многие гибнут на стадии семян, зародышей, птенцов, личинок. Выживают лишь те организмы, которые получили по наследству полезный в данных условиях жизни признак.

Таким образом, Дарвин последовательно решил проблему детерминации органической эволюции в целом, объяснил целесообразность строения живых организмов как результат естественного отбора. Он показал, что эта целесообразность всегда носит относительный характер, так как любое приспособление оказывается полезным только в конкретных условиях существования. Этим он нанес серьезный удар идеям телеологии в естествознании.

Заслугой Дарвина было признание также того факта, что под действие отбора могут попасть как отдельные особи, так и целые группы. Тогда отбор сохраняет признаки и свойства, невыгодные для отдельной особи, но полезные для группы особей или вида в целом. Примером такого приспособления служит жало пчелы -ужалившая пчела оставляет жало в теле врага и погибает, но гибель особи способствует сохранению пчелиной семьи. Это привело к появлению популяционного мышления в биологии, являющегося основой современных представлений.

Слабым местом в теории Дарвина были представления о наследственности, которые подвергались серьезной критике его противниками. Действительно, если эволюция связана со случайным появлением изменений и наследственной передачей приобретенных признаков потомству, то каким образом они могут сохраниться и даже усиливаться в дальнейшем? Ведь в результате скрещивания особей с полезными признаками с другими особями, которые ими не обладают, они передадут эти признаки в ослабленном виде. В конце концов в течение ряда поколений случайно возникшие изменения должны ослабнуть, а затем и вовсе исчезнуть. Сам Дарвин вынужден был признать эти доводы убедительными, при тогдашних представлениях о наследственности их невозможно было опровергнуть. Вот почему в последние годы жизни он стал все больше подчеркивать воздействие на процесс эволюции направленных изменений, происходящих под влиянием определенных факторов внешней среды.

В дальнейшем были выявлены и некоторые другие недостатки теории Дарвина, касающиеся основных причин и факторов органической эволюции. Эта теория нуждалась в дальнейшей разработке и обосновании с учетом последующих достижений всех биологических дисциплин.

Теорией Дарвина завершились длительные поиски естествоиспытателей, которые пытались найти объяснение многим чертам сходства, наблюдаемым у организмов, относящихся к разным видам. Дарвин объяснил это сходство родством и показал, как идет образование новых видов, как происходит эволюция - направленный процесс, связанный с выработкой приспособлений по мере прогрессивного усложнения строения и функций животных и растений.

С возникновением дарвинизма на первый план биологических исследований выдвинулись четыре задачи: 1) сбор доказательств самого факта эволюции; 2) накопление данных об адаптивном характере эволюции и единстве организационных и приспособительных признаков; 3) экспериментальное изучение взаимодействия наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора как движущей силы эволюции; 4) изучение закономерностей видообразования и макроэволюции.

В результате развития эволюционной теории во второй половине XIX века основные успехи были достигнуты в двух областях. Окончательно был доказан принцип эволюции на фактическом материале из разных отраслей эволюционной биологии, сформировавшихся на основе объединения классических наук (палеонтологии, морфологии, физиологии, эмбриологии, систематики) с дарвинизмом. Было показано, что эволюция имеет адаптивный характер, и положено начало изучению отбора как причины формирования адаптации. В итоге две поставленные перед дарвинизмом задачи в целом оказались выполненными.

Но как ни велико было значение этих исследований для укрепления эволюционной теории, они лишь косвенным образом доказывали правильность дарвиновской концепции причин эволюции. Следует отметить, что довольно длительное время слабой была экспериментальная база дарвинизма, которая позволила бы убедительно доказать, что отбор действительно является основной движущей силой адаптациогенеза и видообразования. Это обстоятельство во многом способствовало формированию широкого фронта антидарвинизма, отрицавшего творческую роль отбора. Философскую основу всех антидарвинистских концепций составляли самые разные течения от механистического материализма до объективного идеализма. Антидарвинизм второй половины XIX - начала XX веков был представлен двумя главными течениями - неоламаркизмом и концепциями телеогенеза. Борьба с ними, а также поиск экспериментальных доказательств отдельных факторов естественного отбора составили содержание четвертого этапа в истории становления идеи развития в биологии. Он продолжался до начала 30-х годов XX века.

АНТИДАРВИНИЗМ КОНЦА XIX-НАЧАЛА XX ВЕКА

Критика дарвинизма велась со дня его возникновения. Многим ученым не нравилось, что изменения, по Дарвину, могут идти во всех возможных направлениях и случайным образом. Так, одна из критических точек зрения утверждала, что изменения происходят не беспорядочно и случайно, а по законам форм. Другая придерживалась идеи, в соответствии с которой взаимопомощь являлась более важным фактором эволюции, чем борьба.

Рост антидарвинистских настроений имел вполне объективные причины - из поля зрения дарвинистов выпал ряд фундаментальных, важных для эволюционной теории вопросов, ради которых она создавалась. Это причины сохранения в историческом развитии системного единства организма, механизмы включения в эволюционный процесс онтогенетических перестроек, неравномерность темпов эволюции, причины макро- и прогрессивной эволюции, крупномасштабные события в эпохи биотических кризисов.

Неоламаркизм - первое крупное антидарвинистское учение, возникшее еще в конце XIX века - основывался на признании адекватной изменчивости, возникающей под непосредственным или косвенным влиянием средовых факторов и обеспечивающей прямое приспособление организма к ним;

на идее наследования приобретенных таким образом признаков; на негативном отношении к созидательной роли естественного отбора.

Неоламаркизм не был единым течением, а объединял в себе несколько направлений, каждое из которых пыталось развить ту или иную сторону учения Ламарка.

Механоламаркизм (Г. Спенсер, Т. Эймер) - концепция эволюции, согласно которой целесообразная организация создается путем прямого или «функционального» приспособления (упражнения органов по Ламарку). Вся сложность эволюционного процесса, таким образом, сводилась к простой теории равновесия сил, по существу, заимствованной из ньютоновской механики.

Психоламаркизм (А. Паули, А. Вагнер) - основу этого направления составила идея Ламарка о значении в эволюции животных таких факторов, как привычки, усилия воли, сознание, присущее не только животным, но и составляющим их клеткам. Таким образом, эволюция представлялась как постепенное усиление роли сознания в развитии от примитивных существ до разумных форм жизни, что развивало учение о панпсихизме (всеобщей одушевленности).

Ортоламаркизм (К. Нэгели, Э. Коп, Г. Осборн) - совокупность гипотез, развивающих идею Ламарка о стремлении организмов к совершенствованию как внутренне присущей всему живому движущей силе эволюции. Именно оно определяло прямолинейность эволюции.

Неоламаркистские концепции утратили свое влияние к 30-м годам нашего столетия, хотя отдельные их идеи находили поддержку еще в начале 70-х годов. Крупнейшим проявлением неоламаркизма в отечественном естествознании была концепция Т.Д. Лысенко о наследственности как свойстве всего организма.

Телеологическая концепция эволюции (телеогенез) идейно была тесно связана с ортоламаркизмом, так как исходила из все той же идеи Ламарка о внутреннем стремлении всех живых организмов к прогрессу. Наиболее видным представителем телеологического направления стал русский естествоиспытатель, основатель эмбриологии Карл Бэр.

Своеобразную модификацию этой концепции представляли собой взгляды сторонников салыпационизма, заложенного в 1860 - 1870-х годах А. Зюссом и А. Келликером. По их мнению, уже на заре появления жизни возник весь план будущего развития, а влияние внешней среды определяло лишь частные моменты эволюции. Все крупнейшие эволюционные события -от возникновения новых видов до смены биот в геологической истории Земли - происходят в результате скачкообразных изменений, прежде всего преобразований эмбриогенеза (сальтациях, или макромутациях). По сути дела, это был катастрофизм, усиленный дополнительными аргументами. Эти взгляды существуют до сегодняшнего дня.

Ценность этого направления в том, что оно обращает внимание на специфичность макроэволюции, на значение внутренней конституции организмов как факторов, ограничивающих возможные пути дальнейшего эволюционного развития, а также на неравномерность темпов эволюции и возможность замены в ее ходе одних факторов другими.

В начале XX века возникает генетика - учение о наследственности и наследуемости измененных признаков. Основателем ее считается австрийский естествоиспытатель Г. Мендель, который ставил свои опыты еще в 1860-х годах. Но датой рождения генетики считается 1900 г. - в это время Г. де Фриз, К. Корренс, Э. Чермак вторично установили правила наследования признаков в поколениях гибридных форм, открытые Менделем в 1865 г.

Первые генетики противопоставили данные своих исследований дарвинизму, в результате чего в эволюционной теории возник глубокий кризис. Выступление генетиков против учения Дарвина вылилось в широкий фронт, объединяющий несколько течений - мутационизм, гибридогенез, преадаптационизм и др. -под общим названием генетического антидарвинизма. Открытие устойчивости генов трактовалось как их неизменность, что способствовало распространению антиэволюционизма (У. Бетсон).

Мутационная изменчивость отождествлялась с эволюционными преобразованиями, что исключало необходимость в процессе отбора как главной причины эволюции.

Венцом этих построении была теория номогенеза Л.С. Берга, созданная в 1922 г. Основу ее составила идея, что эволюция есть запрограммированный процесс реализации внутренних, имманентных живому закономерностей. Берг считал, что организму присуща внутренняя сила неизвестной природы, действующая целенаправленно, независимо от внешней среды, в сторону усложнения организации. В доказательство этого Берг приводил много данных по конвергентной и параллельной эволюции разных групп растений и животных.

Из всех этих споров становилось все более очевидным, что генетика и дарвинизм должны найти общий язык.

План семинарского занятия (2 часа)

1. Проникновение идеи развития в биологию.

2. Концепция эволюции Ж.-Б.Ламарка и ее роль в биологии.

3. Эволюционное учение Ч.Дарвина.

4. Основные направления антидарвинизма конца XIX - начала XX в.

Темы докладов и рефератов

1. Ж.Кювье и его место в истории биологии.

2. Ч. Дарвин о происхождении человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление. М., 1986.

2. Дарвинизм: история и современность. Л., 1988.

3. Захаров В.Б.. Мамонтов С.Г., Сивоглазов В.И. Биология: общие закономерности. М., 1996.

4. История биологии с древнейших времен до начала XX века. М., 1972.

5. История биологии с начала XX века до наших дней. М., 1975.

6. Крисаченко B.C. Философский анализ эволюционизма. Киев, 1990.

7. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

8. Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоко» А.В. Краткий очерк теории эволюции. М., 1969.

9. Философские проблемы естествознания. М., 1985.

10. Югай Г.А. Общая теория жизни. М., 1985.

Данные палеонтологии, подкрепленные и дополненные морфологическими и эмбриологическими материалами, есть исторические документы, по которым ученые восстанавливают конкретный ход развития органического мира на нашей планете.

По современным данным, Земля как планета возникла около 7 млрд. лет назад. Все время существования нашей планеты делят на эры. Эры в свою очередь подразделяются на периоды. Их последовательность и примерная длительность приведены в табл.1.

Догеологическая эра - эра формирования самой планеты. Она началась 6-7 млрд. лет назад и длилась около 3 млрд. лет; жизни на Земле в это время еще не было.

Архейская эра - эра, когда на Земле в водах первичных морей возникла жизнь. Несмотря на длительность архейской эры, к концу ее жизнь все еще была представлена достаточно примитивными формами: одноклеточными (, жгутиковые, синезеленые ) и лишь небольшим числом многоклеточных (водоросли и примитивные кишечнополостные). В архейскую эру достаточно четко разделились ветви животного н растительного мира, имеющие общего предка - одноклеточных жгутиковых. Это разделение возникло на почве питания; примитивные животные продолжали оставаться гетеротрофными организмами, а водоросли приобрели способность к фотосинтезу и тем самым превратились в автотрофных организмов. Автотрофами стали и некоторые бактерии, приобретшие способность к хемосинтезу. Есть основания считать, что в эту эру возникли и примитивные формы полового размножения.

Протерозойская эра - одна из самых длительных. В это время возникают новые типы водорослей, которые позже станут исходными для всех остальных групп растительного мира. Массовое водорослей в протерозойскую эру сыграло решающую роль в ходе эволюции животного мира: в воде и в атмосфере за счет фотосинтеза накопилось большое количество свободного кислорода. Животный мир за протерозойскую эру прошел большой путь: возникли типы низших червей и моллюсков. К концу эры появились примитивные членистоногие и бесчерепные хордовые (близкие к современному ланцетнику). Но жизнь все еще существует только в воде. Однако некоторые водоросли и бактерии, вероятно, проникали на влажные участки суши, начиная там первые почвообразовательные процессы.

Палеозойская эра - эра крупных событий в истории органического мира. Центральное из них -выход растений и животных на сушу.

Пионерами суши среди растении оказались некоторые водоросли бактерии и низшие . С их деятельностью связаны первые почвообразовательные процессы. Из силурийского периода известны древнейшие сухопутные растения - псилофиты . Их потомками в девонский период оказались древние папоротникообразные, которые достигли наибольшего расцвета в каменноугольный период. В этот же период появились и первые голосеменные растения, которые в последний - пермский период приобрели господствующее положение.

стегоцефалов.

Достигнув своего расцвета в каменноугольный период палеозойской эры .

Итак, в течение палеозойской эры

Мезозойская эра

триасовый период первых млекопитающих, а в юрский

Кайнозойская эра

За время палеогена

К концу неогена антропоген

Псилофиты. Их потомками в девонский период оказались древние папоротникообразные, которые достигли наибольшего расцвета в каменноугольный период. В этот же период появились и первые голосеменные растения, которые в последний - пермский период приобрели господствующее положение.

Освоение суши животными шло двумя путями : из беспозвоночных первыми выходцами на сушу, повидимому, были скорпионы, многоножки и бескрылые насекомые; среди позвоночных пионерами суши стали земноводные. Беспозвоночные начали осваивать сушу в силурийский период, В каменноугольный период появились и настоящие крылатые насекомые (подобные нашим стрекозам и цикадам), иногда достигавшие очень больших размеров. Высокой организации достигли и морские животные (головоногие моллюски, акуловые рыбы).

Начало наземным позвоночным животным дала очень своеобразная группа кистеперых рыб девонского периода. И хотя кистеперые рыбы продолжали оставаться водными животными, в их организации возникли предпосылки к наземному образу жизни. Мощные грудные и брюшные плавники позволяли им передвигаться от одного водоема к другому в период засухи; обильно снабженный кровеносными сосудами плавательный пузырь в моменты таких переходов выполнял функцию дыхания. Постепенно в ходе естественного отбора одна из ветвей кистеперых рыб дала примитивных земноводных - стегоцефалов.

Достигнув своего расцвета в каменноугольный период , земноводные затем уступили место на суше пресмыкающимся. Интенсивное развитие древних пресмыкающихся началось с пермского периода палеозойской эры .

Итак, в течение палеозойской эры растения прошли путь от водорослей до голосеменных, позвоночные животные - от примитивных хордовых типа ланцетника до пресмыкающихся на суше и до акуловых рыб в воде, а одна из ветвей беспозвоночных животных (других мы не рассматривали)-от примитивных морских членистоногих до настоящих летающих насекомых.

Мезозойская эра была вдвое короче палеозойской, но и за это время произошли существенные изменения в органическом мире.

Среди голосеменных растений возникла наиболее прогрессивная ветвь -хвойные растения (триасовый период). В юрский период появились первые покрытосеменные растения, которые к концу эры заняли уже господствующее положение и были представлены большим разнообразием видов.

Прогрессивное развитие позвоночных животных привело к возникновению в триасовый период первых млекопитающих, а в юрский - первых птиц; Однако господствующее положение все еще занимают пресмыкающиеся. Поэтому мезозойскую эру вцелом часто называют эрой пресмыкающихся. Но к концу мелового периода быстро вымирает огромное количество видов пресмыкающихся. Наука до сих пор не нашла достаточно полного объяснения этому удивительному факту. Безусловно, похолодание климата в сыграло свою роль; чрезвычайно важным обстоятельством явилось и быстрое распространение наиболее прогрессивных классов позвоночных - птиц и млекопитающих в воздушной среде и костистых рыб в водной среде. И все-таки та быстрота, с которой исчезли с лица земли древние ее властелины, достойна удивления и побуждает ученых все к новым поискам причин этого загадочного явления.

Кайнозойская эра - самая короткая. Но значение ее для настоящего и будущего всего органического мира огромно. Причина состоит в том, что именно в кайнозойскую эру появился на Земле человек. А с ним на Земле возникла не только новая форма движения материи, о чем будет речь в следующей главе, но и коренным образом изменился характер и направление эволюции органического мира в целом.

Кайнозойская эра принесла окончательную победу среди позвоночных млекопитающим, птицам и костистым рыбам. Запасы питательных веществ в семенах, плодах и органах вегетативного размножения покрытосеменных растений давали богатую пищу двум первым классам позвоночных. Эволюционное развитие этих высших представителей растительного и животного мира шло в тесном взаимодействии. В свою очередь развитие цветковых растений неразрывно связано с дальнейшим прогрессом в мире беспозвоночных и прежде всего насекомых. Так в сложном и многостороннем взаимодействии происходило постепенное становление современной флоры и фауны.

За время палеогена и неогена очертания материков и глубоких морей приняли в основном свой современный вид. Теплый климат этих периодов способствовал буйному росту и интенсивным формообразовательным процессам покрытосеменных растений, которые прочно заняли господствующее положение во флоре всех континентов. Далеко на север по сравнению с современной распространилась тропическая и субтропическая растительность.

К концу неогена наступает похолодание, завершившееся началом первого оледенения. Ареал субтропических и тропических растений резко сократился. Распределение растительности по земному шару в межледниковые периоды антропогенного времени постепенно приобрело современный характер. А само название последнего периода кайнозойской эры - антропоген - свидетельствует о важнейшем событии этого периода - о появлении человека.

Ход развития органического мира на земле восстанавливается исследователями по данным палеонтологии, а также по данным накопленных морфологических и эмбриологических материалов. По установленным данным наша планета образовалась менее 7 млрд. лет назад.

Промежуток времени существования нашей планеты подразделяют на эры. Эры дополнительно подразделяют на периоды. На каждом этапе своего развития в органической жизни на Земле происходили определенные изменения.

1. Догеологическая эра

В этот период происходило формирование нашей планеты. Началось формирование около 7 млрд. лет назад, продолжалось менее 3 млрд. лет. В период зарождения и формирования планеты жизнь на Земле отсутствовала.

2. Архейская эра

В этот период на нашей планете в водной толще первых морей зародилась жизнь. К концу этой эры жизнь на Земле существовала в виде достаточно примитивных форм: одноклеточных бактерий и водорослей и лишь небольшим числом многоклеточных.

Эволюция органического мира на этом этапе претерпела сравнительно незначительные изменения. В эту эру произошло разделение на ветви развития животного и растительного мира, которые имели до этого общего прародителя - одноклеточных жгутиковых организмов.

Разделение произошло на почве питания. Первичные животные остались гетеротрофными организмами, а водоросли в своем развитии приобрели способности к фотосинтезу и стали автотрофными организмами.

3. Протерозойская эра

По своей продолжительности считается одной из самых длительных. В эту эру появились новые виды водорослей, которые постепенно стали исходными для всех групп растений.

Массовое размножение этих видов водорослей в эту эру способствовало накоплению кислорода на планете, что сыграло решающую роль в ходе эволюции животного мира.

Эволюция органического мира на планете получила мощный толчок к своему развитию. Животный мир в ту эру прошел в своем развитии большой путь. На этом пути возникли новые типы червей и моллюсков. В конце протерозойской эры появились простейшие членистоногие и бесчерепные хордовые. Основные формы жизни в этот период существовали только в воде.

4. Палеозойская эра

В эту эру происходили крупные события в развитии органического мира. Главным из них является выход растений и животных на сушу. Первыми на суше оказались бактерии, водоросли и низшие формы грибов.

С их появлением на суше начались почвообразовательные процессы на планете. Достигнув своего зенита в каменноугольный период, земноводные вынуждены были уступить место на суше пресмыкающимся.

Наиболее интенсивное развитие пресмыкающихся наблюдалось в пермском периоде палеозойской эры. Эволюция органического мира в период этой эры

заключалась в том, что растения прошли путь от водорослей до голосеменных, а позвоночные животные от простейших хордовых до пресмыкающихся, находящихся как на суше.

Получила свое развитие и одна из ветвей беспозвоночных животных. В своем развитии она прошла путь от простейших морских членистоногих до летающих насекомых.

5. Мезозойская эра

По своему временному периоду была наполовину короче палеозойской. Развитие органического мира в эту эру происходило более быстрыми темпами.

Эволюция органического мира не остановилась только на развитии растений. В триасовый период среди позвоночных животных появились первые млекопитающие животные, а в юрский период первые птицы.

6. Кайнозойская эра

Эта эра в историческом развитии планеты является более кроткой. Именно в эту эпоху появился на Земле человек. С появлением человека произошло изменение характера и направление эволюции органического мира на планете.

В кайнозойскую эру произошла окончательная победа среди позвоночных млекопитающих, птиц и костистых рыб. В эту эру происходило развитие высших представителей растительного и животного мира в тесном взаимодействии.

За время палеогена и неогена сформировалось современное очертание материков океанов и морей на земле. Последний период кайнозойской эры - антропоген назван в честь человека, являющегося высшей формой развития живой материи и оказывающего на эволюцию и развитие органического мира наибольшее влияние.

История развития органического мира в различных периодах: палеозое, мезозое, кайнозое. Переходные роды и палеонтологические ряды. Гомологичные и аналогичные органы. Рудименты и атавизмы. Сходство зародышевого развития позвоночных. Биогенетический закон.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ГОУ ВПО Татарский Государственный Гуманитарно-Педагогический Университет

Кафедра физической географии и геоэкологии

Курсовая работа на тему:

«Эволюция органического мира (от кембрия до ныне, зарождение жизни, рост), дарвинизм»

Работу выполнил:

студент гр. 010813

Хузина Зарина

Проверила: Рафикова Ф. З.

Казань 2010

1. Введение

2. История развития органического мира в различных периодах

2.1 История развития органического мира в палеозое

2.2 Развитие органического мира в мезозое

2.3 Развитие органического мира в кайнозое

3. Доказательства эволюции органического мира

3.1 Переходные роды и палеонтологические ряды

3.2 Гомологичные и аналогичные органы

3.3 Рудименты и атавизмы

3.4 Сходство зародышевого развития позвоночных

3.5 Биогенетический закон

4. Зарождение жизни на Земле

4.1 Начало жизни

4.2 Условия происхождения жизни

5. Дарвинизм

5.1 Предпосылки

5.2 Исследования Ч. Дарвина

5.3 Основные положения

5.4 Основные результаты эволюции по Дарвину

5.5 Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

5.6 Вклад теории эволюции Дарвина в науку

Заключение

Список использованной литературы

1. Введение

На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была создана такой, какой мы ее знаем сейчас, и всегда оставалась неизменной.

Но уже в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении, развитии (эволюции) живой природы. Одним из предтеч эволюционных идей можно назвать древнегреческого философа Гераклита (VI -V вв. до н. э.), который сформулировал положение о постоянно происходящих в природе изменениях («все течет, все изменяется»).

Другой древнегреческий мыслитель - Эмпедокл - в V в. до н. э. выдвинул, вероятно, одну из древнейших теорий эволюции. Он считал, что вначале на свет появились разрозненные части различных организмов (головы, туловища, ноги). Они соединились между собой в самых невероятных сочетаниях. Так появились, в частности, кентавры (мифические полулюди - полукони). Позднее будто бы все нежизнеспособные комбинации погибли.

Великий древнегреческий ученый Аристотель выстроил все известные ему организмы в ряд по мере их усложнения. В XVII в. эту идею развил швейцарский натуралист Шарль Бонне, создав учение о «лестнице природы». На первой ступени «лестницы» находились «тонкие материи» - огонь, воздух, вода, земля; на следующих - растения и животные по степени сложности их строения, на одной из верхних ступеней - человек, а еще выше - небесное воинство и Бог. Правда, о возможности перехода «со ступени на ступень» речи, конечно, не шло, и к эволюции эта система имеет еще весьма отдаленное отношение.

Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал французский ученый Жан Батист Ламарк в книге «Философия зоологии», вышедшей в 1809 г. Ламарк предположил, что в течение жизни каждая особь изменяется, приспосабливается к окружающей среде. Приобретенные ею на протяжении всей жизни новые признаки передаются потомству. Так из поколения в поколение накапливаются изменения. Но рассуждения Ламарка содержали ошибку, которая заключалась в простом факте: приобретенные признаки не наследуются. В конце XIX в. немецкий биолог Август Вейсман поставил известный эксперимент - на протяжении 22 поколений отрезал хвосты подопытным мышам. И все равно новорожденные мышата имели хвосты ничуть не короче, чем их предки.

Английский ученый Чарлз Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то, что хотя любое живое существо изменяется в течение жизни, но и рождаются особи одного вида неодинаковыми. Дарвин писал, что опытный фермер различает каждую из овец даже в большом по численности стаде. Например, шерсть их может быть светлее или темнее, гуще или реже и т. п. В обычных условиях среды такие различия несущественны. Но при перемене условий жизни эти мелкие наследственные изменения могут давать преимущества их обладателям. Среди множества бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные. Рассуждая таким образом, Дарвин пришел к идее естественного отбора. Особи с полезными отличиями лучше выживают и размножаются, передают свои признаки потомству. Поэтому в следующем поколении процент таких особей станет больше, через поколение - еще больше и т. д. Таков механизм эволюции.

2. История развития Земли

2.1 История развития органического мира в палеозое

К началу палеозойской эры жизнь миновала, может быть, самую важную и трудную часть своего пути. Сформировались четыре царства живой природы: прокариоты, или дробянки, грибы, зеленые растения, животные.

Родоначальниками царства зеленых растений были одноклеточные зеленые водоросли, распространенные еще в морях протерозоя. Наряду с плавающими формами среди низ появились и прикрепленные ко дну. Фиксированный образ жизни потребовал расчленения тела на части. Но более перспективным оказалось приобретение многоклеточности, разделение многоклеточного тела на части, выполняющие различные функции.

Решающее значение для дальнейшей эволюции имело возникновение такого важного ароморфоза как половой процесс.

Как и когда произошло разделение живого мира на растения и животные? Един ли их корень? Споры ученых вокруг этого вопроса не затихают и сегодня. Возможно, первые животные произошли от общего ствола всех эукариотов или от одноклеточных зеленых водорослей.

Кембрий - расцвет скелетных беспозвоночных. В этот период происходил очередной период горообразования, перераспределения площади суши и моря.

Климат кембрия был умеренным, материки неизменными. На суше по-прежнему жили лишь бактерии и сине-зеленые. В морях господствовали зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну; в толщах вод плавали диатомовые, золотистые, эвгленовые водоросли.

В результате увеличения смыва солей из суши, морские животные получили возможность усваивать в больших количествах минеральные соли. А это, в свою очередь, открыло перед ними широкие пути построения жесткого скелета.

Наиболее широкого распространения достигли древнейшие членистоногие - трилобиты, внешне сходные с современными ракообразными - мокрицами. Очень характерен для кембрия своеобразный тип многоклеточных животных - археоциат, который вымер к концу периода. В то время жили также разнообразные губки, кораллы, плеченогие, моллюски. Позднее появились морские ежи.

Ордовик . В морях ордовика были разнообразно представлены зеленые, бурые и красные водоросли, многочисленные трилобиты. В ордовике появились первые головоногие моллюски, родственники современных осьминогов и кальмаров, распространились плеченогие, брюхоногие моллюски. Шел интенсивный процесс образования рифов четырехлучевыми кораллами и табулятами. Широкое распространение получают граптолиты - полухордовые, сочетающие в себе признаки беспозвоночных и позвоночных животных напоминающие современных ланцетников.

В ордовике появились споровые растения - псилофиты, произростающие по берегам пресных водоемов.

Силур. На смену теплым мелководным морям ордовика пришли значительные площади суши, что привело к иссушению климата.

В силурских морях доживали свой век граптолиты, пришли в упадок трилобиты, но исключительного расцвета достигли головоногие моллюски. Кораллы постепенно вытеснили археоциат.

В силуре развились своеобразные членистоногие - гигантские ракоскорпионы, достигающие до 2 м. в длину. К концу палеозоя вся группа ракоскорпионов почти вымерла. Они напоминали современного мечехвоста.

Особенно примечательным событием этого периода было появление и распространение первых представителей позвоночных животных - панцирных “рыб”. Эти “рыбы” лишь по форме напоминали настоящих рыб, но принадлежали к другому классу позвоночных - бесчелюстными или круглоротым. Они не могли долго плавать и большей частью лежали на дне заливов и лагун. Из-за малоподвижного образа жизни они оказались неспособными к дальнейшему развитию. Из современных представителей клуглоротых известны миноги и миксины.

Характерная черта силурийского периода - интенсивное развитие наземных растений.

Одним из первых наземных, вернее земноводных, растений были псилофиты, ведущие свою родословную от зеленых водорослей. В водоемах водоросли адсорбируют воду и растворенные в ней вещества всей поверхностью тела, вот почему у них нет корней, а выросты тела, напоминающие корни, служат лишь органами прикрепления. В связи с необходимостью проведения воды от корней к листьям возникает сосудистая система.

Выход растений на сушу - один из величайших моментов Эволюции. Он был подготовлен предыдущей эволюцией органического и неорганического мира.

Девон. Девон - период рыб. Климат девона был более резко континентальный, происходили обледенения в горных районах Южной Африки. В более теплых районах климат изменился в сторону большего иссушения, появились пустынные и полупустынные области.

В морях девона большого расцвета достигли рыбы. Среди них были хрящевые рыбы, появились рыбы с костным скелетом. По строению плавников костные рыбы делятся на лучеперых и кистеперых. До недавнего времени считалось, что кистеперые вымерли в конце палеозоя. Но в 1938 г. рыболовный траулер доставил в музей Ист-Лондона такую рыбу и она была названа латимерией.

В конце палеозоя наиболее существенным этапом развития жизни было завоевание суши растениями и животными. Этому способствовало сокращение морских бассейнов, поднятием суши.

От псилофитов выделились типичные споровые растения: плауны, хвощи, папоротникообразные. На земной поверхности возникали первые леса.

К началу карбона произошло заметное потепление и увлажнение. На огромных долинах и тропических лесов в условиях непрерывного лета все росло стремительно вверх. Эволюция открыла новый путь - размножение семенами. Поэтому голосеменные растения подхватили эволюционную эстафету, а споровые растения остались боковой ветвью эволюции и отошли на задний план.

Выход позвоночных на сушу произошел еще в позднедевонский период, после завоевателей суши - псилофитов. В это время воздух был уже освоен насекомыми, а по земле стали распространяться потомки кистеперых рыб. Новый способ передвижения позволил им на некоторое время удалить от воды. Это привело к появлению существ с новым образом жизни - земноводных. Наиболее древние их представители - ихтиосхеги - обнаружены в Гренландии в девонских осадочных породах.

Расцвет древних амфибий приурочен к карбону. Именно в этот период широкое развитие получили стегоцефалы. Они обитали лишь в прибрежной части суши и не могли завоевать внутриконтинентальные массивы, расположенные вдали водоемов.

Благодаря этим особенностям строения земноводные сделали первый решительный шаг на сушу, но полными хозяевами суши стали их потомки - пресмыкающиеся. Развитие засушливого климата в пермском периоде привело к вымиранию стегоцифалов и развитию пресмыкающихся, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой. В связи с сухопутным образом жизни у пресмыкающихся возникло несколько крупных ароморфозов.

2.2 Развит ие органического мира в мезозое

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся и голосеменных. К концу мезозоя постепенно, в течении нескольких миллионов лет происходит массовое вымирание динозавров. Господство динозавров в течении целой геологической эры и почти вымирание их в конце эры составляют для палеонтологов большую загадку.

В триасе возникли первые представители теплокровных - мелкие примитивные млекопитающие.

В юре пресмыкающиеся - вторая группа животных, которая делает попытку освоить воздушную среду. Летающие ящерицы были двух типов: рамфоринхи и ширококрылые.

От поразительного разнообразного в прошлом классе пресмыкающихся в наши дни уцелело 6000 видов. Это представители пяти эволюционных ветвей: гаттерии, ящерицы, змеи, черепахи, крокодилы.

Птицы появились в юрском периоде. Они представляют собой боковую ветвь пресмыкающихся, приспособившихся к полету. Особенно большое сходство с пресмыкающимися имела юрская первоптица - археоптерикс.

Меловой период назван так в связи с обилием мела в морских отложениях того времени. Он образовался из остатков раковинок простейших животных - фораминифер. В начале мелового периода произошел следующий крупный сдвиг в эволюций растений - появились цветковые (покрытосеменные). Эти ароморфные изменения обеспечили цветковым растениям биологический прогресс, в следующую, кайнозойскую эру. Они широко заселили Землю и характеризуются большим многообразием. Некоторые их формы сохранились и поныне: тополя, ивы, дубы, эвкалипты, пальмы.

2.3 Развити е органического мира в кайнозое

Кайнозой - эра новой жизни - время расцвета цветковых растений, насекомых, птиц, млекопитающих.

Во времена существования динозавров была известна группа млекопитающих - небольших по размеру, с шерстяным покровом животных, возникших от тераспид или звереподобных. Живорождение, теплокровность, более развитый мозг и связанная с ним большая активность обеспечили, таким образом, прогресс млекопитающих, их выход на передний план эволюции.

В третичном периоде млекопитающие заняли господствующее положение, приспособившись к различным условиям на суше, в воздухе, воде, и как бы заменили мезозойских пресмыкающихся. В палеоцене и эоцене от насекомоядных произошли первые хищники, от них в олигоцене ответвились современные группы хищных. Они начали завоевывать моря. А так же от древних палеоценовых хищных произошли и первые копытные.

Из-за засушливости некоторых районов появились злаковые растения.

Уже в первой половине третичного периода успели возникнуть все современные отряды млекопитающих, а к середине периода широко распространялись общие предковые формы человекообразных обезьян и людей.

В течении четвертичного периода вымирали мастодоны, мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, большерогие торфяные олени.

В Старом Свете человек расселился как минимум 500 тыс. лет назад. Перед оледенением охотники заселились до Огненной Земли. По мере таяния ледников происходило вторичное заселение человеком освободившихся из-под ледников территорий.

Около 10000 лет назад в умеренно теплых областях Земли началось одомашнивание животных и введение растений в культуру. Наступила “неолитическая революция”, связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству.

3. Доказательст ва эволюции органического мира

3.1 Переходные формы и палеонтологические ряды

Палеонтологами были обнаружены формы организмов, сочетающие признаки более древних и более молодых групп. Такие ископаемые переходные формы служат доказательством эволюции, поскольку свидетельствуют об исторической связи разных групп организмов. Примером подобной формы является ископаемая первоптица юрского периода -- археоптерикс -- связующее звено между рептилиями и птицами. Археоптерикс -- форма с длинным, как у рептилий, хвостом, несросшимися позвонками, развитыми зубами (признаки рептилий); тело покрыто перьями, передние конечности в виде крыльев; частично пневматичные кости (признаки птиц).

Другими примерами переходных форм являются кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу земноводными; семенные папоротники -- переходная форма между папоротниковидными и голосеменными.

Еще одним доказательством эволюции являются палеонтологические ряды. Палеонтологами были найдены остатки ранее живших видов, которые связаны между собой родством, т. е. свидетельствовали о происхождении одного вида от другого. Русский ученый В. О. Ковалевский, исследуя историю развития лошади, показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60--70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличение площадей степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали расселяться по степям. Необходимость защиты от хищников и передвижения на большие расстояния в поисках пищи привела к преобразованию конечностей -- уменьшению числа пальцев от пяти до одного. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма; увеличение размеров тела, изменение формы черепа, усложнение строения зубов и др.

Ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза (греч. phylon -- род, племя, и genesis -- происхождение, возникновение), т. е. исторического развития, называются палеонтологическими, или филогенетическими, рядами. В настоящее время палеонтологические ряды обнаружены в эволюции морских ежей, слонов, китов, носорогов, некоторых родов моллюсков и других животных.

3.2 Гомологичные и аналогичные органы

Важное значение в доказательстве эволюции имело выяснение родственных отношений между ныне живущими группами организмов. Сходство в строении организмов разных таксонов, как свидетельство происхождения их от общего предка, являлось в то же время косвенным доказательством эволюции. Сравнительно-анатомические исследования показали, что конечности некоторых позвоночных, например ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение разных функций, имеют сходные черты строения и общее происхождение. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие -- срастаться, могут изменяться относительные размеры костей, однако во всех случаях эти органы развиваются сходным образом из одинаковых эмбриональных зачатков. Органы, которые имеют сходное строение и общее происхождение, называются гомологичными. Примерами гомологии у растений являются перистосложный лист гороха с усиками и прилистниками, кувшинчики насекомоядного растения непентеса, стеблевые чешуи хвоща, колючки барбариса, почечные чешуи.

Наличие у организмов разных групп гомологичных органов позволяет установить степень родства между ними, проследить их эволюцию.

В природе часто наблюдаются случаи сходства по внешнему виду и выполняемым функциям органов, которые имеют разное происхождение. Например, крыло птицы и крыло бабочки выполняют сходную функцию, но их происхождение и строение совершенно различные. Сходство вызвано образом жизни, приспособлением к полету, возникшим независимо у бабочек и птиц, а не происхождением этих форм. Органы, имеющие внешнее сходство и выполняющие одинаковые функции, но имеющие разное происхождение, называются аналогичными. К аналогичным органам относятся, например, колючки у барбариса (видоизмененные листья), белой акации (видоизмененные прилистники), боярышника (видоизмененный побег). Аналогичные органы свидетельствуют о сходных направлениях приспособлений организмов, вызываемых в процессе эволюции действием естественного отбора.

3.3 Рудименты и атавизмы

Одним из доказательств эволюции является наличие у некоторых организмов рудиментарных или атавистических органов. Рудименты (лат. rudimentum -- зачаток, первооснова) -- это органы, которые закладываются в ходе эмбрионального развития, но в дальнейшем перестают развиваться и остаются у взрослых форм в недоразвитом состоянии. Иными словами, рудименты -- это органы, утратившие свое первоначальное значение в ходе эволюции. Наличие рудиментов, как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, доказывают наземное происхождение его предков. Полностью рудиментированы конечности у змей. У муравьедов руди-ментированы зубы, у двукрылых насекомых -- задняя пара крыльев, превращенных в жужжальца. Рудиментарные органы известны у человека: мышцы, двигающие ушную раковину, третье веко и др. (всего около 90).

Атавизмы (лат. atavus --- предок) -- появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в ходе эволюции. Среди тысяч однопалых животных встречаются особи, у которых развиваются трехпалые конечности. Известны случаи появления атавистических признаков у человека: развитие дополнительных пар млечных желез, волосяного покрова на всем теле, хвоста. Возникновение атавизмов указывает на историческую взаимосвязь между вымершими и ныне существующими формами.

3.4 Сходство зародышевого развития позвоночных

В пользу эволюции органического мира говорят данные эмбриологии. Эмбриологами было обнаружено и изучено сходство начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные -животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, бластулы, гаструлы, образования трехслойного зародыша, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

С особой отчетливостью выступает сходство эмбриональных стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех позвоночных обнаруживается закладка жаберных дуг, сходство в форме тела, наличие хвоста, зачатков конечностей. Во многом аналогична на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех представителей этого подтипа сначала закладывается хорда, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб), одинаковое строение почек т. д. По мере развития сходство между зародышами уменьшается и начинают все более четко проявляться черты организации тех классов, к которым животные принадлежат. У наземных животных зарастают жаберные карманы; у зародышей человека особенно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности и др.

По ходу эмбрионального развития последовательно идет расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

3.5 Биогенетический закон

На основе зародышевого сходства в развитии позвоночных и многих других эмбриологических и анатомических фактов немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX в. установили закон соотношения онтогенеза и филогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону, каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Например, у всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда -- признак их отдаленных предков. У головастиков бесхвостых земноводных развивается хвост. В ходе онтогенеза воспроизводятся, безусловно, не все этапы эволюции, которая совершалась на протяжении тысяч и миллионов лет. Повторение стадий исторического развития вида в зародыше происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а только с их зародышами. Вместе с тем биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами и для доказательства эволюции органического мира.

4. Зарождение жизни на Земле

4.1 Начало жизни

Жизнь находится в самой тесной, совершенно неразрывной связи с организованностью нашей планеты, в частности биосферой. В биосфере жизнь исполняет совершенно определенные геологические функции, которые не будут существовать, если жизнь на планете исчезнет. Также следует признать, что жизнь являлась неизменной, такой же как теперь, являлась частью организованности биосферы за все нам известное течение геологического времени, т. е. в продолжении 310 9 - 210 9 лет. В древнейшем археозое она составляла такую же часть в общем единого строения биосферы, какую и теперь составляет.

И наконец, нельзя сомневаться, что жизнь может существовать на нашей планете и на ней существует только благодаря непрерывному и, по-видимому, неизменному в течение геологического времени притоку космической энергии, главным образом лучистой энергии Солнца. Если жизнь поддерживается и другими источниками энергии (например, атомной благодаря радиоактивным распадам химических элементов), то все же представляется научно установленным, что главным источником жизни является энергия Солнца.

Не только жизнь - в ее современном масштабе и, по существу, в современной структуре - существовала с археозоя, т. е. с начала нам известной геологической летописи, но она имела основой одно и то же - с колебаниями в ту и в другую сторону - количество земного вещества одного и того же химического элементарного состава.

Эти положения, как будто отвечающие всем нам известным научным фактам и научно им равноценным эмпирическим обобщениям, должны быть приняты во внимание при размышлении о начале жизни на Земле.

Проблема о начале жизни связана с проблемой создания самой жизненной среды, в пределах которой идет эволюционный процесс, т. е. эта проблема логически выходит за пределы среды.

Жизненная среда - монолит жизни, живая природа - явным образом не представляет случайное, незакономерное явление. Она явным образом имеет определенную структуру, представляет форму организованности, неизменно существующую в геологическом времени и неизменно связанную с организованностью, биосферы.

Все живые организмы тесно связаны между собой в своем существовании и этим путем представляют единое целое, непрерывно существующее как единое целое в течение всего геологического времени, двух-трех миллиардов лет по крайней мере.

Аналогично современному отражалась жизнь в течение всего геологического времени. Для кембрия (меньше миллиарда лет назад) мы имеем уже ясное представление о сложности монолита жизни. Мы можем утверждать, что в это время должна была существовать наземная растительная жизнь, остатки которой не существуют, так как без нее не мог жить тот сложный мир гетеротрофных существ, который открывается в древнейших фаунах, пока изученных. Никаких сомнений в этом не может быть и для альгонкской эры. Дальше нет точных палеонтологических знаний, но изучение отражения жизни в земной среде - тех глубокого измененных осадочных и органогенных породах, которые доступны непосредственному исследованию, - показывает, что строение монолита жизни было в основных биогеохимических чертах неизменным.

Можно сделать следующие утверждения:

Жизненная среда не может быть сведена к морфологически единому организму, когда-то населявшему планету, живая среда не может быть морфологически однородна, и единая основа живых организмов, протоплазма, не охватывает всех геохимических функций жизни на нашей планете.

Уже в связи с этим живая среда не могла произойти из единого одноклеточного организма принесенного из космической среды, или из таких же разнородных неделимых. Нельзя, однако, отрицать, что проникновение в жизненную среду биосферы космических жизненных элементов весьма вероятно, ибо вещество биосферы, несомненно, постоянно принимает в себя космические тела. Но начала земной жизни оно не объясняет.

Неизбежно допустить, что, может быть, и менее сложная в основных чертах, чем теперешняя, но все же очень сложная жизненная среда сразу создалась на нашей планете как нечто целое в догеологический ее период. Создался целый монолит жизни (жизненная среда), а не отдельный вид живых организмов, к какому нас ложно приводит экстраполяция, исходящая из существования эволюционного процесса.

Последний вывод, наверное, затрудняет возможность допущения когда-то происшедшего на нашей планете абиогенеза (возникновение живого из неживого) или, вернее, археогенеза организмов в масштабе, необходимом для создания на ней жизни.

4.2 Усло вия происхождения жизни

Проблема первого появления жизни на нашей планете сейчас наукой не ставиться. Это область философской или религиозной мысли, и ученые, которые ее касаются, обычно выходят за пределы научной работы. Они касаются этих вопросов, но их исследуют не как ученые, а как философы.

Рассматривая проблему появления жизни на Земле как проблему появления биосферы, мы не только приближаемся к реальности - мы получаем новую прочную базу для научной работы, опирающуюся на огромный эмпирический материал геологии и геохимии.

Геология позволяет сейчас научно ставить вопрос о начале биосферы, а геохимия научно точно определяет условия, каким должна удовлетворять жизнь для того, чтобы могла создаться биосфера.

Необходимо иметь в виду, что говоря о появлении жизни на Земле с образованием биосферы, должно считать незыблемым принцип Реди - то великое эмпирическое обобщение, которое было установлено в XVII в. и которое неизменно подтверждается научным опытом и наблюдением. Его выражают: «Все живое происходит от живого». Принцип Реди безусловно верен, но это не философский принцип, а научное обобщение. В связи с этим его можно выразить так: «Все живое происходит из живого в биосфере, комплекс физико-химических явлений в которой точно ограничен и определен». Абиогенеза, согласно принципу Реди, нет и не было в биосфере в пределах геологического времени, т. е. в пределах времени, когда жизнь входила в организованность этой геосферы.

Как уже ранее говорилось в научной литературе высказывались разные представления о начале жизни на Земле. Вот два из них. Оба не связаны с геологическим строением Земли и с ее историей. Согласно одному, жизнь проникла на нашу планету извне, из космического пространства, может быть, проникает в нее постоянно и непрерывно и сейчас. Согласно другому взгляду, жизнь образовалась на Земле из мертвой (косной) материи каким-то неизвестным путем в один из геологических древних периодов ее бытия или, может быть, незаметно для нас непрерывно и постоянно на ней этим путем, путем «самопроизвольного зарождения», абиогенеза, образуется, но нами этот процесс не замечается. Эти взгляды, высказанные в такой неопределенной форме, противоречат нашему точному знанию.

Исходя из сведения проблемы о начале жизни к проблеме о начале биосферы, попытаемся установить условия появления биосферы и проявления в ней жизни, обязательные для всякого представления о ее начале на нашей планете.

Следующие данные геологии должны быть учтены как эмпирически установленные.

Поле жизни, т. е. температура и давление, связанный с этим климат и химический характер среды, существует непрерывно, в общем неизменно со времени архейской эры. В течение более чем полутора миллиардов лет поле жизни было аналогично современному.

Огромная часть архейской эры, может быть вся, была уже охвачена жизнью, в основных чертах аналогичной современной, с ней генетически связанной. Биосфера существовала все это время неизменно. На это указывают не только остатки жизни, но и неизменность в течении всего этого времени процесса выветривания, характер и парагенезис тех минералов, которые образуют биосферу и которые теснейшим образом в своем образовании связаны с жизнью.

Жизнь и все живые организмы являются неразрывной закономерной частью биосферы. Сама биосфера не является случайным образованием - она отвечает определенной форме организованности. Это устойчивая динамическая система, равновесие, установившееся в основных чертах своих с самого своего начала, т. е. с начала или с середины архейской эры, с археозоя, неизменно действующее в течение 1,5 млрд. лет.

В биосфере можно отличить два типа составляющего ее вещества: с одной стороны, косное вещество, а с другой живое. Косное вещество, состоящее в конце концов из минералов, остается в своих морфологических проявлениях, т. е. по своему химическому составу и физическому состоянию, неизменным. Одни и те же минералы строили его в альгонской эре и раньше, строят и теперь. Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники.

Иное явление представляет другая составная часть биосферы - живое вещество, вечно, в целом и отдельных своих формах меняющееся в эволюционном процессе. Это живое вещество является носителем свободной энергии в геохимических процессах биосферы, ее активной составной частью. Его неизменные формы, как некоторые виды (однородные живые вещества) радиолярий, неизменные с альгонкской эры, или Lingula - с кембрийской, являются исключением. Они существуют в неизменном строении около миллиарда лет. Все остальные за это время коренным образом изменились, эволюционировали. Живой мир биосферы палеозоя и живой мир биосферы нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же.

Как уже говорилось, жизнь для нас научно известна только как закономерная часть биосферы: жизнь вне биосферы не существует - есть нереальная абстракция.

Говоря о появлении на нашей планете жизни, мы в действительности говорим только об образовании на ней биосферы.

С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, так как без жизни не могла бы создаться кора выветривания (неразрывная часть механизма биосферы), а связанные с этим проявлением жизни ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть одной какой-нибудь видовой формой жизни. Они на всем протяжении геологической истории и посейчас в окружающей нас природе неизменно распределены между разными формами жизни.

При рассмотрении биогеохимических функций можно сделать следующий утверждения:

Все без исключения геохимические функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами

Невозможен организм, который мог бы один исполнять все эти геохимические функции

В ходе геологического времени происходила смена разных организмов, замещавших друг друга в исполнении данной функции без изменения самой функции.

Вывод о необходимости одновременной чрезвычайно разнообразной геохимической функции в биосфере представителей жизни является основным условием, определяющим характер ее появления.

В настоящее время считается, что жизнь образовалась на Земле в результате закономерного процесса эволюции углеродистых соединений. При этом углеродистые соединения в межзвездной среде возникли еще до формирования нашей планеты и, следовательно, заносились на планету всегда. На ранней стадии существования Земли на ней протекали различные химические процессы, способствовавшие формированию более сложных соединений, - химическая эволюция, положившая начало биологической эволюции.

Начало серии работ по абиогенному (не биологическому) синтезу было положено американским ученым С. Миллером (1953), пропускавшим электрический разряд через смесь газов. Советские ученые А. Г. Пасынский и Т. Е. Павловская (1956) показали возможность образования аминокислот при ультрафиолетовом облучении газовой смеси формальдегида и солей аммония. Испанский ученый Х. Оро (196О) осуществил синтез компонентов нуклеиновых кислот. В 197О г. американский ученый С. Поннамперума синтезировал аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) - основную форму накопления энергии в живых организмах, а также аминокислоты, полипептиды и белково-подобные вещества. Этим было доказано, что абиогенное происхождение жизни во Вселенной могло произойти в результате воздействия тепловой энергии, ионизирующего излучения, электрических разрядов.

В свете современных данных, химические различия между живым веществом и его абиогенными аналогами стерлись. В одинаковых по химическому составу биогенных и абиогенных веществах количество право- и левовращающих молекул всегда неодинаково, всегда резко преобладает одна их группа, чаще левовращающая.

Ученые, занимавшиеся проблемой происхождения жизни на Земле (А. И. Опарин, Дж. Бернал, М. Руттен, Дж. Холдейн, Р. С. Юнг и др.), не допускали заноса каких-либо элементов жизни на Землю с других планет или из Космоса. Все признавали абиогенез на самой Земле. По общему мнению абиогенез происходил в условиях, отличных от ныне существующих на Земле, а именно при первичной бескислородной атмосфере.

В настоящее время вопрос о появлении жизни на Земле сводится к выяснению времени и биогеохимических условий той древней эпохи, когда создалась благоприятная обстановка для превращения абиогенных органических соединений в биогенные, а также к выяснению причины возникновения столь характерной для органического мира хиральности молекулярного состава и, в частности, появления резко диссимметричной молекулы ДНК в веществе биогенного происхождения.

5 . Дарвинизм

5.1 Предпосылки

К середине XIX в. был сделан ряд важнейших обобщений и открытий, которые противоречили креационистским взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию эволюции, составив научные предпосылки создания эволюционной теории Ч. Дарвина.

В 1830 г. английский естествоиспытатель Ч. Лайель (1797-1875) обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных естественных причин и законов: климата, воды, вулканических сил, органических факторов. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно изменяется, что было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского зоолога Ж. Кювье (1769-1832).

В первой половине ХIX века развивается идея о единстве всей природы. Шведский химик И. Берцелиус (1779-1848) доказал, что все животные и растения состоят из тех же элементов, которые встречаются в неживой природе, а немецкий химик Ф. Велер (1800-1882) впервые в 1824 г. в лаборатории химическим путем синтезировал щавелевую кислоту, в 1828 г. - мочевину, показав таким образом, что образование органических веществ осуществляется без участия некой «жизненной силы».

В ХVIII-XIX веках в результате колонизации огромных территорий и исследования их европейцы значительно расширили свои представления о многообразии органического мира, о закономерностях его распределения по континентам земного шара. Интенсивно развивается систематика: все многообразие органического мира потребовало своей классификации и приведения в определенную систему, что имело важное значение для развития идеи о родственности живых существ, а затем и о единстве их происхождения

Впервые термин «эволюция» (от лат. evolutio - развертывание) был использован в одной из эмбриологических работ швейцарским натуралистом Шарлем Боннэ в 1762 г. В настоящее время под эволюцией понимают происходящий во времени необратимый процесс изменения какой-либо системы, благодаря чему возникает что-то новое, разнородное, стоящее на более высокой ступени развития.

Особый смысл приобретает понятие эволюции в естествознании, где исследуется преимущественно биологическая эволюция. Биологическая эволюция - это необратимое и в известной степени направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Иными словами, под биологической эволюцией следует понимать процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого.

Теория эволюции была разработана Ч. Дарвином (1809-1882) и изложена им в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859).

5.2 Исследования Ч. Дарвина

С 1837 по 1839 годы Дарвин создал серию записных книжек, в которых набросал в кратком и отрывочном виде мысли об эволюции на основе своих исследований в зоологии. В 1842 и 1844 гг. он в два приема изложил в кратком виде набросок и очерк по происхождению видов. В этих работах уже присутствуют многие идеи, которые позднее были им опубликованы в 1859г.

В 1854-1855 гг. Дарвин вплотную приступает к работе над эволюционным сочинением, собирает материалы по изменчивости, наследственности и эволюции диких видов животных и растений, а также данные по методам селекции домашних животных и культурных растений, сопоставляя результаты действия искусственного и естественного отбора. Он начал писать труд, объем которого он оценивал в 3-4 тома. К лету 1858 года он написал десять глав этого сочинения. Этот труд так и не был завершен и впервые был опубликован в Великобритании в 1975 году. Остановка в работе была вызвана получением рукописи А. Уоллеса, в которой независимо от Дарвина были изложены основы теории естественного отбора и его роли в эволюции на материале собственных исследований Уоллеса флоры и фауны Малайского архипелага. Дарвин начал писать краткое извлечение и с не свойственной ему поспешностью завершил работу за 8 месяцев. 24 ноября 1859 г. было издано «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь».

Историческая заслуга Дарвина состоит в том, что он совместно с Уоллесом вскрыл движущий фактор эволюции - естественный отбор и тем самым выявил причины протекания биологической эволюции.

Во всем мире бушевали страсти, шла борьба за Дарвина, за дарвинизм, с одной стороны, против дарвинизма - с другой. Гудели аудитории, волновались ученые и публицисты, одни клеймили Дарвина, другие им восхищались.

Дарвин написал еще три книги по вопросам эволюции. В 1868 г. выходит большой труд Дарвина по теории искусственного отбора «Изменение домашних животных и культурных растений». В этой книге, не без влияния критики, Дарвин задался вопросом о том, каким образом могут фиксироваться благоприятные уклонения в потомстве, и выдвинул «временную гипотезу пангенезиса». Гипотеза предполагала передачу с помощью гипотетических частиц - «геммул» - благоприобретенных свойств от органов тела к половым клеткам и была данью ламаркизму. Дарвин и его современники не знали, что в 1865 году австро-чешский естествоиспытатель аббат Грегор Мендель открыл законы наследственности. Гипотеза пангенезиса уже широко не нуждалась в создании.

В 1871 г., когда дарвинизм был уже принят в качестве естественнонаучной концепции, выходит книга Дарвина «Происхождение человека и половой отбор», в которой показано не только несомненное сходство, но и родство человека и приматов. Дарвин утверждал, что предок человека может быть найден по современной классификации, среди форм, которые могут быть даже ниже, чем человекообразные обезьяны. Человек и обезьяны подвергаются сходным психологическим и физиологическим процессам в ухаживании, воспроизведении, рождаемости и заботе о потомстве. Русский перевод этой книги появился в том же году. В следующем году выходит книга Дарвина « Выражение эмоций у человека и животных», в которой на основе изучения лицевых мышц и средств выражения эмоций у человека и животных еще на одном примере доказывается их родство.

5.3 Основные положения

Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение об историческом развитии органического мира. Она охватывает широкий круг проблем, важнейшими из которых являются доказательства эволюции, выявление движущих сил эволюции, определение путей и закономерностей эволюционного процесса и др.

Сущность эволюционного учения заключается в следующих основных положениях:

1. Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы.

2. Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.

3. В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как изменчивость и наследственность, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование.

4. Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.

5.4 Основные результаты эволюции по Дарвину

Главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания, что влечет за собой совершенствование их организации. В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Дарвин приводит множество доказательств повышения приспособленности организмов, обусловленной естественным отбором. Это, например, широкое распространение среди животных покровной окраски (под цвет местности, в которой обитают животные, или под цвет отдельных предметов. Многие животные, имеющие специальные защитные приспособления от поедания их другими животными, имеют, кроме того, предупреждающую окраску (например, ядовитые или несъедобные животные). У некоторых животных распространена угрожающая окраска в виде ярких отпугивающих пятен. Многие животные, не имеющие специальных средств защиты, по форме тела и окраске подражают защищенным (мимикрия). У многих из животных имеются иглы, колючки, хитиновый покров, панцирь, раковина, чешуя и т. п. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, обеспечивая существование вида в определенных условиях. Среди растений широко распространены самые разнообразные приспособления к перекрестному опылению, распространению плодов и семян. У животных большую роль в качестве приспособлений играют различного рода инстинкты (инстинкт заботы о потомстве, инстинкты, связанные с добыванием пищи, и т. д.).

Вместе с тем Дарвин отмечает, что приспособленность организмов к среде обитания (их целесообразность), наряду с совершенством, носит относительный характер. При резком изменении условий полезные признаки могут оказаться бесполезными или даже вредными. Например, у водных растений, поглощающих воду и растворенные в ней вещества, всей поверхностью тела, слабо развита корневая система, но хорошо развиты поверхность побега и воздухоносная ткань - аэренхима, образованная системой межклетников, пронизывающих все тело растения. Это увеличивает поверхность соприкосновения с окружающей средой, обеспечивая лучший газообмен, и позволяет растениям полнее использовать свет и поглощать углекислый газ. Но при пересыхании водоема такие растения очень быстро погибнут. Все их приспособительные признаки, обеспечивающие их процветание в водной среде, оказываются бесполезными вне ее. Другой важный результат эволюции - нарастание многообразия видов естественных групп, т. е. систематическая дифференцировка видов. Общее нарастание многообразия органических форм весьма усложняет те взаимоотношения, которые возникают между организмами в природе. Поэтому в ходе исторического развития наибольшее преимущество получают, как правило, наиболее высокоорганизованные формы. Тем самым осуществляется поступательное развитие органического мира на Земле от низших к высшим. Вместе с тем, констатируя факт прогрессивной эволюции, Дарвин не отрицает морфофизиологического регресса (т. е. эволюции форм, приспособления которых к условиям среды идут через упрощение организации), а также такого направления эволюции, которое не приводит ни к усложнению, ни к упрощению организации живых форм. Сочетание различных направлений эволюции приводит к одновременному существованию форм, различающихся по уровню организации.

5.5 Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

В эволюционной теории Дарвина предпосылкой эволюции является наследственная изменчивость, а движущими силами эволюции - борьба за существование и естественный отбор. При создании эволюционной теории Ч.Дарвин многократно обращается к результатам селекционной практики. Он пытается выяснить происхождение пород домашних животных и сортов растений, вскрыть причины многообразия пород и сортов и выявить методы, с помощью которых они были получены. Дарвин исходил из того, что культурные растения и домашние животные по ряду признаков сходны с определенными дикими видами, а это невозможно объяснить с позиции теории творения. Отсюда вытекала гипотеза, согласно которой культурные формы произошли от диких видов. С другой стороны, введенные в культуру растения и прирученные животные не остались неизменными: человек не только выбрал из дикой флоры и фауны интересующие его виды, но и существенно изменил их в нужном направлении, создав при этом из немногих диких видов большое количество сортов растений и пород животных. Дарвин показал, что основой многообразия сортов и пород является изменчивость - процесс возникновения отличий у потомков по сравнению с предками, которые обусловливают многообразие особей в пределах сорта, породы. Дарвин считает, что причинами изменчивости являются воздействие на организмы факторов внешней среды (прямое и косвенное, через «воспроизводительную систему»), а также природа самих организмов (так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды). Определив для себя отношение к вопросу о причинах изменчивости, Дарвин анализирует формы изменчивости и выделяет среди них три: определенную, неопределенную и коррелятивную.

Определенная, или групповая, изменчивость - это изменчивость, которая возникает под влиянием какого-либо фактора среды, действующего одинаково на все особи сорта или породы и изменяющегося в определенном направлении. Примерами такой изменчивости могут служить увеличение массы тела у всех особей животных при хорошем кормлении изменение волосяного покрова под влиянием климата и т.д. Определенная изменчивость является массовой, охватывает все поколение и выражается у каждой особи сходным образом. Она ненаследственна, т.е. у потомков измененной группы при помещении их в другие условия среды приобретенные родителями признаки не наследуются.

Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость проявляется специфично у каждой особи, т. е, единична, индивидуальна по своему характеру. При неопределенной изменчивости появляются разнообразные отличия у особей одного и того же сорта, породы, которыми в сходных условиях одна особь отличается от других. Данная форма изменчивости неопределенна, т.е. признак в одних и тех же условиях может изменяться в разных направлениях. Например, у одного сорта растений появляются экземпляры с разной окраской цветков, разной интенсивностью окраски лепестков и т.п. Причина такого явления Дарвину была неизвестна. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость имеет наследственный характер, т.е. устойчиво передается потомству. В этом заключается ее важное значение для эволюции.

Подобные документы

Общий план строения позвоночных животных. Сравнение отдельных органов у позвоночных животных, относящихся к разным классам. Гомологичные и конвергентные органы. Рудименты и атавизмы, переходные формы. Сходство и расхождение признаков у зародышей.

реферат , добавлен 02.10.2009


Определение родства организмов в биологии посредством их сравнения во взрослом состоянии, эмбрионального развития и поиска переходных ископаемых форм. Систематика органического мира и бинарная классификация Линнея. Теории происхождения жизни на Земле.

реферат , добавлен 20.12.2010


Сущность эволюционного учения как науки о причинах, движущих силах и общих закономерностях исторического развития живой природы. Новые идеи эволюции органического мира в теориях Дарвина и Ламарка. Механизмы и закономерности эволюционного процесса.

презентация , добавлен 13.01.2011


История развития Земли, эры - длительные отрезки времени, каждый из которых получил свое название. География и климат ордовикского периода. Животный и растительный мир девона. Четвертичный период (Голоценовая эпоха): состояние органического мира.

презентация , добавлен 06.05.2015


Образование и зарождение жизни на Земле; влияние геологических процессов на изменение климата и условия существования организмов. Этапы создания типов и классов животных; эволюция "первичного бульона" до современного видового состава органического мира.

презентация , добавлен 17.02.2012


Научные труды Чарлза Дарвина. Происхождение биологического разнообразия в результате эволюции. История написания издания "Происхождения видов". Основание дарвинизма и материалистической теории эволюции органического мира. Теория естественного подбора.

реферат , добавлен 06.04.2017


Сущность теорий происхождение видов Ламарка и Дарвина. Естественная эволюция как необратимое историческое развитие органического мира с постепенным его усложнением. Видовое разнообразие царства животных и значение эмбриологии в определении их родства.

реферат , добавлен 11.07.2009


Теории самозарождения жизни на Земле в интерпретациях Аристотеля, Спалланцани, Пастера. Большой взрыв - толчок к созданию Вселенной. Эпохи развития: докембрийская, палеозойская, мезозойская и кайнозойская. Научные и религиозные гипотезы эволюции.

курсовая работа , добавлен 21.01.2010


Эволюция как учение о длительном процессе исторического развития живой природы. Объяснение многообразия видов и приспособленности живых существ к условиям жизни. Развитие описательной ботаники и зоологии. Первая теория об эволюции органического мира.

реферат , добавлен 02.10.2009


Геохронологическая таблица развития жизни на Земле. Характеристика климата, тектонических процессов, условий появления и развития жизни в архейской, протерозойской, палеозойской и мезозойской эре. Отслеживание процесса усложнения органического мира.