Направления эволюции: пути достижения биологического прогресса
Три пути эволюции — ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация — и три критерия биологического прогресса по Северцову. Примеры: теплокровность, четырёхкамерное сердце, клювы вьюрков, бычий цепень.
Сравни трёх соседей по планете. Цветковых растений около трёхсот тысяч видов, насекомых — больше миллиона, а от древовидных плаунов, господствовавших в лесах каменноугольного периода, остались десятки мелких травянистых видов. Почему одни группы множатся и расселяются, а другие сдают позиции? Ответ дал русский биолог Алексей Северцов: эволюция идёт по разным путям, и от пути зависит, окажется ли группа в состоянии биологического прогресса. Разберём три пути, три критерия прогресса и правило, по которому они сочетаются.
Прогресс и регресс: три критерия
Биологический прогресс — состояние группы, при которой она процветает. Судят о нём не по сложности организмов, а по трём критериям: растёт численность особей, расширяется ареал, увеличивается систематическое разнообразие — число родов и видов внутри группы. Если всё наоборот — численность падает, ареал сжимается, таксонов становится меньше, — группа в состоянии биологического регресса и движется к вымиранию. Сейчас в прогрессе насекомые, цветковые растения и грызуны; в регрессе — плауновидные и хвощевидные, потомки гигантов каменноугольных болот.
Проверь критерии на конкретике. Домовая мышь: численность огромна, ареал — почти вся суша, видов и подвидов мышиных десятки — прогресс по всем пунктам. Гепард: в дикой природе остались тысячи особей, ареал сжался до нескольких стран, подвидов мало — по критериям это угнетение, хотя гепард остаётся первоклассным хищником. Отдельная тонкость: прогресс и регресс относительны. В каменноугольном периоде плауны были в прогрессе — леса из древовидных плаунов кормили целые экосистемы, а после смены климата та же линия ушла вниз. Судят всегда по конкретному времени: что происходит с численностью, ареалом и разнообразием здесь и сейчас.
| Критерий | Биологический прогресс | Биологический регресс |
|---|---|---|
| Численность | растёт | падает |
| Ареал | расширяется | сокращается |
| Систематическое разнообразие | появляются новые роды и виды | таксоны вымирают |
| Пример группы | насекомые, цветковые, грызуны | плауновидные, хвощевидные |
- Биологический прогресс#
- численность, ареал и разнообразие группы растут
- Биологический регресс#
- численность, ареал и разнообразие сокращаются
- Ароморфоз#
- морфофизиологический прогресс: крупный сдвиг организации
- Идиоадаптация#
- частное приспособление без подъёма уровня организации
- Общая дегенерация#
- морфофизиологический регресс при переходе к паразитизму
Ароморфоз: подъём организации
Ароморфоз, или морфофизиологический прогресс, — крупная перестройка строения и функций, повышающая уровень организации и открывающая новую среду. Ароморфозы редки: за сотни миллионов лет их десятки. Появление лёгких у древних рыб открыло дорогу на сушу. Теплокровность освободила птиц и зверей от зависимости к температуре воздуха и позволила освоить холодные широты. Четырёхкамерное сердце разделило артериальный и венозный потоки крови и дало тканям мощное снабжение кислородом — оно есть у крокодилов, птиц и млекопитающих. Кора больших полушарий подняла поведение на новый уровень. Каждый такой сдвиг менял судьбу целой группы, а не одного вида.
- появление фотосинтеза и многоклеточности у древних форм жизни
- лёгкие и выход позвоночных на сушу
- теплокровность птиц и млекопитающих
- четырёхкамерное сердце у крокодилов, птиц и зверей
- кора больших полушарий и сложное поведение
Ищи ароморфоз по следствию: после сдвига группа открывает среду, которой раньше касаться не могла. Появление хлорофилла открыло автотрофам солнечный свет, многоклеточность дала крупные размеры и разделение клеток по «профессиям», внутреннее оплодотворение и зародышевые оболочки позволили рептилиям уходить от воды глубоко в сушу, а цветок связал покрытосеменных с насекомыми-опылителями. Каждый пункт списка — не просто новая деталь, а новая география для всей группы.
Идиоадаптация: частные приспособления
Идиоадаптация — приспособление к конкретным условиям среды без подъёма уровня организации. Это самый частый путь эволюции. Покровительственная окраска кузнечика, яркая предупреждающая окраска божьей коровки, колючки кактуса, форма клювов Дарвиновых вьюрков на Галапагосах: у одних видов клюв мощный и дробящий — для крупных семян, у других тонкий и острый — для насекомых. Организация остаётся птичьей, меняется только инструмент. Именно поэтому идиоадаптаций десятки тысяч, а ароморфозов на ту же эпоху — единицы.
Идиоадаптации различают по типу задачи. Покровительственная окраска прячет: кузнечик в траве, белая куропатка зимой на снегу. Предупреждающая рекламирует несъедобность: яркая окраска божьей коровки и осы. Мимикрия подделывается под несъедобную модель, как безобидные мухи-журчалки копируют ос. Инструменты специализируются: длинный язык муравьеда, перепонки лапок у водоплавающих, клювы вьюрков. Общее у всех одно: задача решается внутри уже существующего плана строения, без подъёма уровня.
Классический пример идиоадаптации — история с мадагаскарской орхидеей. Дарвин увидел в гербарии цветок со шпорцем длиной около тридцати сантиметров и предсказал: где-то живёт бабочка с хоботком той же длины, которая и опыляет этот цветок. Бражника с таким хоботком нашли спустя десятилетия после его догадки. Организация орхидеи и бабочки не поднялась ни на один уровень — просто инструмент подогнан под инструмент.
Общая дегенерация: упрощение с выгодой
Третий путь — общая дегенерация: упрощение организации при переходе к паразитизму. Бычий цепень живёт в кишечнике, где пища уже переварена хозяином, — и пищеварительная система ему не нужна: он её полностью утратил и всасывает готовые вещества всей поверхностью тела. У него редуцированы органы чувств и нервная система, зато развиты присоски для удержания и мощная половая система: паразит отбрасывает лишнее и вкладывается в выживание и размножение, выделяя сотни миллионов яиц за год. Растение-паразит повилика потеряла корни и зелёные листья — воду и питание она высасывает из стеблей хозяина.
Список упрощений у паразитов длинный. Саккулина — рачок, поселившийся на крабе: от ракообразного остаются корневидные отростки внутри хозяина и мешочек с половыми продуктами снаружи. Вши и пухоеды потеряли крылья. Раффлезия — растение-паразит лиан: всё её тело — нити внутри стебля хозяина, а наружу прорывается только огромный цветок. Общая закономерность одна: паразит отбрасывает всё, что дублирует хозяина, и оставляет то, что удерживает, питается и размножается.
Нажми на элемент, затем на категорию. Нажми на разложенный элемент — вернётся в пул.
Как пути сочетаются
Пути эволюции работают в связке. Ароморфоз случается редко, но он открывает новую среду — и вслед за ним идёт волна идиоадаптаций: группа расселяется по нишам, обрастая частными приспособлениями. Так произошло после появления лёгких: позвоночные вышли на сушу и раскололись на десятки ветвей. Возникновение цветка и плода подняло покрытосеменных, и за ним последовала адаптивная радиация — сотни тысяч видов с разными опылителями, листьями и плодами. Учение Северцова развил Иван Шмальгаузен: ароморфоз открывает возможности, а идиоадаптации их реализуют. Дегенерация тоже не тупик: паразит упрощается, но по всем трём критериям процветает.
Разграничь два похожих слова. Дегенерация — путь развития группы: упрощение организации при переходе к паразитизму. Биологический регресс — состояние группы по критериям: падение численности, сжатие ареала, вымирание таксонов. Группа может упрощаться и одновременно процветать — так живёт большинство паразитических червей. А может остаться сложной и проиграть: древовидные плауны никуда не «упрощались», их линия просто уступила конкуренцию и покатилась вниз по критериям. Работает и обратная связка: за дегенерацией тоже бывает радиация — у паразитов множество хозяев, и каждый требует своих приспособлений.
Вернись к вьюркам ещё раз: их родословная началась с одной зернодробящей формы, а сейчас на Галапагосах живут более десятка видов с разными клювами — от дробящих до тонких насекомоядных. Ни один из этих видов не поднялся на новый уровень организации, зато семья заняла целый архипелаг. Это и есть волна идиоадаптаций на фоне общего прогресса группы: численность растёт, ареал расширился, виды множатся.
Крупный сдвиг, повышающий уровень организации, — это . Частное приспособление к конкретным условиям — . Упрощение организации при переходе к паразитизму — . Спад численности и сужение ареала — признаки биологического .
Банк слов
Разложи примеры по корзинам и карточкам — и путь любой группы на контрольной опишешь в три строки: путь, критерии, итог. Следующая тема — антропогенез: там те же механизмы, плюс труд и речь.
Проверь себя
Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»
1 Теплокровность и четырёхкамерное сердце — это примеры...
2 Какие критерии относят группу к состоянию биологического прогресса?
3 Как одним словом называют путь эволюции, при котором организм упрощается, переходя к паразитизму? Напиши термин.
4 Идиоадаптация повышает общий уровень организации организма.
5 Соедини путь эволюции и его пример.
Нажми на элемент слева, затем на его пару справа. Повторное нажатие отменяет связь.
6 Почему вслед за ароморфозом обычно идёт волна идиоадаптаций?
7 Кто сформулировал учение о биологическом прогрессе и путях его достижения? Напиши фамилию.
Было понятно? Скажи — так мы видим, какие темы переписать.
Частые вопросы
Как отличить ароморфоз от идиоадаптации на конкретном примере?
Спроси, вырос ли уровень организации. Теплокровность — ароморфоз: она открыла зверям и птицам холодные широты. Окраска кузнечика — идиоадаптация: птицы её не замечают, но организация не изменилась.
Дегенерация — это всегда плохо?
Нет. Для паразита упрощение выгодно: цепень потерял кишечник, но в кишечнике хозяина процветает. Плохой эта стратегия выглядит только с позиции «сложность — успех», которой в биологии нет.
Какие группы сейчас в состоянии биологического прогресса?
Насекомые — больше миллиона описанных видов, цветковые растения — сотни тысяч видов, грызуны с огромными ареалами. У всех растут численность, ареалы и разнообразие — то есть выполняются все три критерия.
Может ли группа быть в прогрессе через дегенерацию?
Да. Критерии прогресса — численность, ареал и разнообразие, а не сложность. Паразитические черви и растения-паразиты упрощены, но процветают по всем трём критериям сразу.