Основные закономерности макроэволюции

1.

Основные закономерности макроэволюции

2.

Юрий Александрович
Филипченко
(1882-1930)
в 1927
Ввел понятия
«Микроэволюция»
И
«макроэволюция»
1 кафедра
генетики, ЛГУ, 1919
«признаки высшего порядка, по которым мы определяем рода,
семейства, отряды, классы,
т.е. макроэволюцию не объяснить малыми мутациями»
•Признаки систематических категорий имеют большую стабильность;
•Раньше выражаются в эмбриональном развитии

3.

Алексей Николаевич
Северцов
(1866 - 1936)
вопросы эволюционной
морфологии, установления
закономерностей эволюционного
процесса.
•разработал теорию прогресса,
•установил 4 осн. направления, к-рыми
достигается биологич. прогресс:
ароморфоз (повышение общей
жизнедеятельности организма),
идиоадаптация (приспособление к
непосредственным условиям
существования),
ценогенез (эмбриональное приспособление),
общая дегенерация (упрощение организации
как приспособление к специальным условиям
существования).
организовал лабораторию эволюционной морфологии,
преобразованную в 1935
в Ин-т эволюционной морфологии и палеозоологии его имени

4.

макро
Время
Вид 1 Вид 2
Популяции одного вида
Вид
микро

5.

Макроэволюция –
это образование таксонов видового
и более высокого ранга
- родов, семейств, порядков и т.д.
Ход макроэволюции определяется
микроэволюционными процессами.
Макроэволюция реализуется в
Филогенезе
(в процессе исторического становления
и развития отдельных видов
и других систематических групп
более высокого ранга)

6.

процесс принято
изображать
графически
в виде филогенетического
древа
(или филемы ),
показывающего
возможные
родственные связи между
отдельными ветвями
живого
(филогенетическими
стволами,
или филами ).
Одна из ранних версий филогенетического древа по Геккелю

7.

8.

Филогенетическое древо
взаимных отношений между основными типами животных

9.

Идея о направленном характере
эволюции, идущей по пути
прогресса, т.е. по пути
совершенствования организмов от
простого к сложному, от низших
форм жизни к высшим,
общепринята.
НО прогресс - не единственный путь
эволюционных изменений,
в действительности,- это лишь
одно из возможных направлений эволюции.

10.

Алексей Николаевич
Северцов
Биологический прогресс
означает победу вида или
другой систематической группы
в борьбе за существование
Признаки биологического прогресса
1. увеличение численности особей
данной систематической группы,
2. расширение ее ареала
3. Прогрессивная дифференциацияувеличение числа систематических групп,
распадение на подчиненные
систематические группы.

11.

биологический регресс
характеризуется обратными признаками:
1. снижением численности особей,
2. сужением ареала,
3. постепенным или быстрым уменьшением
популяционного и видового многообразия группы.
Биологический регресс может привести вид к вымиранию.
Общая причина биологического регресса –
отставание в темпах эволюции группы
от скорости изменений внешней среды.
Быстрое изменение окружающей среды,
вызванное деятельностью человека, ведет к увеличению
числа видов переходящих в состояние биологического регресса
и обреченных на вымирание (если не сохранится приемлемая для них среда).

12.

Минимальные шансы на выживание имеют крупные млекопитающие
(особенно хищники), представленные небольшим числом особей,
которые живут на небольшой территории, медленно размножаются
и не мирятся с соседством человека.

13.

биологического прогресса достигают мелкие плодовитые животные,
широко распространенные и легко уживающиеся с человеком.
типично городское животное - крыса пасюк, из птиц –
ворона, из насекомых - рыжий таракан.

14.

Алексей Николаевич
Северцов
Основные
пути достижения
биологического прогресса
ароморфоз ,
идиоадаптация ,
общая дегенерация .

15.

Ароморфоз - главный путь достижения
биологического прогресса.
Ароморфоз, или морфофизиологический
прогресс, возникновение в ходе эволюции признаков,
повышающих уровень организации живых
существ.
С ароморфозами прежде всего связаны
эволюционные преобразования
кровеносной,
дыхательной,
нервной
и других систем органов,
оказывающих непосредственное влияние
на увеличение интенсивности обмена веществ и энергии

16.

Высокий общий уровень
организации млекопитающих
был достигнут
на основе прогрессивного развития
кровеносной системы,
легких,
головного мозга,
возникновения живорождения,
Теплокровности
и других ароморфозов
Крупными
ароморфозами в
развитии растений были
переход от размножения
спорами к размножению
семенами, образование
цветка
и др

17.

Ароморфозы
•формируются на основе наследственной
изменчивости и естественного отбора и являются
приспособлениями широкого значения.
•дают преимущества в борьбе за существование и
открывают возможности освоения новой, прежде
недоступной среды обитания.
Приобретение теплокровности позволило млекопитающим и птицам
заселить даже холодные зоны Арктики и Антарктиды,
почти недоступные другим организмам

18.

•Ароморфоз
Например, появление легочного
дыхания у древних обитателей
пресных водоемов не изменило
кардинального образа их
жизни,
Однако, в результате
возникновения этой адаптации
появилась возможность
для освоения суши.
Эта возможность была активно
использована в последующей
эволюции, появились многие
тысячи видов амфибий,
рептилий, птиц и
млекопитающих, заполнивших
разнообразные ниши обитания.

19.

Анализируя переход от амфибий к
рептилиям,
Иорданский Н.Н. (1977)
выдвинул свой принцип
ключевого ароморфоза
- изменение в одной системе органов,
ведущее к целому каскаду
последовательных прогрессивных
перестроек всего организма.

20.

Расположение
жевательной
мускулатуры
лабиринтодонта
и примитивной
рептилии
а - лабиринтодонт Ichthyostega; б - примитивная капториноморфная рептилия Paleothyrus
(по Norman, 1994)
Достаточно наладить нормальное легочное дыхание (путем изменения
объема грудной полости) и "подчелюстной насос",
можно сделать череп высоким и узким,
• подвести жевательную мускулатуру к челюсти не сзади,
а сверху (как у нас с вами),
•уменьшить за счет улучшения рычага - ее объем и отдать
освободившееся место под "мозги";
кроме того, такое расположение жевательных мышц позволит в
дальнейшем не только удерживать схваченную добычу, но и
пережевывать пищу.
Освободив кожу от дыхательных функций , можно разделить
круги кровообращения и резко интенсифицировать обмен веществ.

21.

идиоадаптация
ароморфоз
идиоадаптации –
частные приспособления видов,
позволяющие освоить
специфические условия среды.
Алексей Николаевич
Северцов
приспособления организмов к окружающей среде
без принципиальной перестройки их организации

22.

Разнообразие форм у насекомоядных млекопитающих - пример идиоадаптации

23.

Типичные
идиоадаптации
у животных –
особенности строения
конечностей (например, у
крота, копытных,
ластоногих),
особенности клюва (у
хищных птиц, куликов,
попугаев),
приспособления
придонных рыб
(у скатов, камбаловых),
покровительственная
окраска насекомых и др.
Примеры
идиоадаптации у
растений
могут служить
многообразные
приспособления к
опылению,
распространению
плодов и семян и т.д.

24.

Аллогенез
Направление эволюции группы организмов, при
которой у близких видов происходит смена
одних частных приспособлений другими,
а общий уровень организации остается прежним.
Аллогенез выражается в адаптивных
преобразованияхалломормозах или идиоадаптациях

25.

Ценогенез –
тип эволюции, связанный с
эмбриоадаптациями, т.е.
приспособления эмбрионов к развитию
в организме матери
(пупочный канатик, хорион, плацента).

26.

Катагенез –
тип эволюции, при котором переход в новую
адаптивную зону сопровождается упрощением
строения и физиологии организмов,
морфофизиологическим регрессом.
Характерен для паразитов.

27.

Алексей
Николаевич
Северцов
Пути эволюции органического мира либо
сочетаются друг с другом, либо сменяют друг
друга.
Причем ароморфозы происходят значительно
реже идиоадаптаций. Возникнув путем
ароморфоза, новые организмы занимают
другую среду обитания.
Далее эволюция идет по пути идиоадаптаций,
иногда и дегенерации.

28.

Общая дегенерация в эволюции
Ч. Дарвин : « способность организмов выживать в борьбе
за существование вовсе не обязательно должна быть
связана с более высокой организацией «
эволюция заключается в выживании
наиболее приспособленных, а не более
высокоорганизованных существ.
Дегенерация часто связана с переходом
к пещерному,
сидячему
или паразитическому образу жизни.

29.

Дегенерация часто связана с переходом
к пещерному,
сидячему
редукцией органов зрения,
снижением активности,
отсутствием пигментации.
или паразитическому
образу жизни.
У свиного цепня, лентеца широкого и других ленточных червей паразитов человека и животных, нет кишечника, слабо развита
нервная система.
Однако они отличаются огромной плодовитостью, благодаря
сильно развитым органам размножения, обладают присосками и
крючками, при помощи которых держатся на стенках кишечника
своего хозяина.

30.

Дегенерация часто связана с переходом
к пещерному,
сидячему
или паразитическому
образу жизни.
Сидячие организмы
(например, асцидии)
утратили органы
передвижения, хорду,
имеющуюся у личиночной
стадии.
С пассивным образом жизни
погонофор связана редукция
кишечника, ротового и
анального отверстий

31.

Генетическая основа эволюционных
изменений, ведущих к упрощению организации,
- это мутации.
Известны мутации, вызывающие
недоразвитие (рудиментарность) органов:
•рудиментарность крыльев у насекомых),
•альбинизм (отсутствие пигмента) у
млекопитающих и др.
Если такие мутации не устраняются
естественным отбором, они довольно быстро
распространяются в популяции.

32.

Конвергенция - схождение признаков,
приобретение в ходе эволюции сходного
строения и функций неродственными
организмами вследствие их приспособления
к одинаковым условиям обитания
форма тела современных
дельфинов
напоминает форму тела
Дельфины-вторичноводные мезозойских ихтиозавров
акулы-первичноводные
Конвергенция – явление, противоположное
дивергенции, когда обнаруживается сходство в
структуре и функции какого-либо органа, имеющего у
сравниваемых групп организмов совершенно разное
происхождение:
крыло бабочки и летучей мыши.

33.

Аналогичные органы
возникают в результате конвергенции
- схождения признаков и не свидетельствуют
о родстве между организмами
1 - боярышник колючий, его колючки - видоизмененные побеги;
2 - барбарис обыкновенный, его колючки - видоизмененные листья
3 - шиповник коричный, шипы на стеблях - видоизмененные наросты коры

34.

ГОМОЛОГИЯ (греч. homologia - соответствие) (биол.),
сходство органов, построенных по одному плану и
развивающихся из одинаковых зачатков у разных
животных и растений; такие гомологичные органы
могут быть неодинаковы по внешнему виду и
выполнять различные функции.

35.

Рис. Крылья разных позвоночных (птерозавра, птицы,
летучей мыши)
Морфологически крылья птерозавра и летучей мыши
гомологичны друг другу
(перепонка, натянутая между пальцами и задней
конечностью),
но аналогичны крылу птицы
(конечность с укороченными пальцами, покрытая перьями).

36.

ФОРМЫ ЭВОЛЮЦИИ ГРУПП:
Филетическая эволюция затрагивает представителей
одного таксона, который изменяется в определенном
направлении как единое целое.
фенакодус- эогиппус- миогиппус- парагиппусплиогиппус- современная лошадь
Дивергентная эволюция заключается в образовании в
процессе исторического развития нескольких новых
групп от одной предковой группы.

37.

ФОРМЫ ЭВОЛЮЦИИ ГРУПП:
Параллелизм – два таксона, имеющие
общего предка в дальнейшем
эволюционируют в сходном направлении.
Сходный фенотипический облик у
генетически близких групп, первоначально
дивергировавших
Причина – одинаковая направленность
естественного отбора.
Саблезубость в стволе кошачьих – 4ды в 2 стволах

38.

Эволюция – это непрерывный процесс возникновения
адаптаций.
Направления:
1. Выяснение адаптивного характера конкретных
особенностей строения организма на разных уровнях от
молекулярного до биогеоценотического.
2. Выяснение процесса развития адаптаций в процессе
эволюции.
Для возникновения адаптаций необходимо
появление/наличие элементарного эволюционного
материала, который обеспечивается мутационной и
комбинативной изменчивостью.

39.

Адаптация – совокупность определенных признаков
у популяции, обеспечивающая возможность
специфического образа жизни в определенных
условиях внешней среды
адаптации классифицируются по
происхождению;
принадлежности к разным аспектам среды;
масштабу.

40.

По происхождению:
Преадаптивные.
Комбинативные.
Постадаптивные.
связаны с редукцией ранее
развитого признака,
переходом определенных
его генов в рецессивное
состояние и периодическое
фенотипическое его
проявление в виде
атавизмов.
возникают, опережая
существующие условия.
Это приводит к
накоплению в популяции
скрытого резерва
наследственной
изменчивости
(индустриальный
меланизм).
путь возникновения
адаптаций путем
взаимодействия генов.

41.

2.По принадлежности
к разным аспектам
среды:
Биоценотическая среда.
Межвидовые адаптации,
которые развиваются в
биогеоценозах (симбиоз,
хищник – жертва).
-Онтогенетическая среда –
адаптации, которые
необходимы в процессе
онтогенеза (коадаптации,
т.е. согласованность
развития различных
признаков у одной особи.
Популяционно-видовая
среда. Конгруэнции
(Внутривидовые адаптации)
– это взаимные
приспособления особей,
возникающих в результате
их внутривидовых
отношений.

42.

3. По масштабу:
-специализированные в
узких условиях
существования вида.
Общие адаптации для
больших групп: изменения в
кровеносной, дыхательной,
нервной системах
позвоночных.

43.

Правила эволюции
групп

44.

1.Необратимость эволюции
Принцип необратимости эволюции
сформулировал Дарвин:
"Вид, раз исчезнувший,
никогда не может появиться вновь,
если бы даже снова повторились совершенно
тождественные условия жизни".

45.

В эволюции возможно повтор, но
не возникновение отдельных
признаков, сходство вызвано
направленным действием
естественного отбора
(у лягушки,
крокодила,
бегемота
сходное положение глаз).
Однако невозможно
возникновение всего комплекса
признаков у разных видов

46.

при повторении условий могут повторяться некоторые
признаки, но сами виды отличаются друг от друга не
отдельными признаками, а сложным комплексом
признаков.
Повторение всего комплекса признаков статистически
невероятно.
Генофонд популяций постоянно обновляется в результате
мутаций и поэтому никогда не копирует генофонда предыдущих
поколений.
Генетически обновленная популяция вступает в другие
отношения с окружающей средой, и результаты естественного
отбора будут иными.
Закон необратимости эволюции отражает
неповторяемость эволюционного процесса,
сущность которого не в повторении,
а в образовании нового качества.

47.

2. Правило прогрессирующей специализации
«группа, вступившая на путь
специализации,
в дальнейшем будет идти по пути все
большей
специализации»
1 из групп рептилий приобрела приспособление к полету,
Далее направленная адаптация усилилась- новая группакласс Птиц

48.

4. Правило чередования главных направлений
эволюции
«арогенез чередуется с периодами
аллогенеза во всех группах»

49.

5. Правило усиления интеграции
биологических систем
«биологические системы в процессе
эволюции становятся все более
интегрированными, со все более
развитыми регуляторными
механизмами»

50.

Ускорение эволюции
Ускорение эволюции

51.

Ускорение эволюции
2,5
млрд лет
до первого массового развития многоклеточных
разнообразие животных и растений - 400 млн. лет,
развития млекопитающих и птиц - около 100 млн. лет,
Развитие приматов - около 60 млн. лет,
для рода Человек - 6 млн. лет,
для Homo sapiens - 60 тыс. лет.

52.

Ускорение эволюции
Неравномерность
эволюции

53.

Ускорение эволюции
Темпы эволюции
у организмов,
низки у организмов,
живущих в
живущих в постоянных
лабильных
условиях
условиях, при
(глубины океана,
пещерные воды),
сильной
при слабой
интенсивности
интенсивности отбора
отбора, темпы
(например, на
островах, где нет
эволюции
хищников).
высоки.
мечехвост,
кистеперая рыба,
гаттерия

54.

Ускорение
эволюции
Брадителия
зоолог и
палеонтолог Дж.
Г. Симпсон (1944,
США).
(от греч. bradýs – медленный
и télos - завершение, результат, цель),
медленный темп эволюционного процесса,
характерный для некоторых систематических
групп организмов.
некоторые пластинчатожаберные моллюски,
претерпевших за последние 400 млн. лет
столь незначительные изменения,
что современные и ископаемые формы
могут быть отнесены к одним и тем же
родам.

55.

Горотелия Ускорение эволюции
(от греч. hora — обычное время,
продолжительность и télos — осуществление,
завершение),
обычный средний темп эволюции, присущий
многим группам организмов.
Горотелия характерна для эволюции многих
филогенетических линий, в частности хищных
млекопитающих, некоторых брюхоногих моллюсков и др

56.

ТахителияУскорение
(от греч. tachýs
зоолог и
эволюции
палеонтолог Дж.
быстрый и télos - завершение,
Г. Симпсон (1944,
результат, цель), очень быстрый
США).
темп эволюции, характерный для
некоторых групп организмов на
протяжении сравнительно
ограниченного периода.
Предполагают, что важнейшими факторами,
определяющими Тахителию, являются резкие и частые
изменения условий существования.