Рудименты и гомологических органы, примеры атавизмов как доказательств эволюции

В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.

Биологический прогресс подразумевает победу вида в борьбе за существование. Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:

• Численность вида увеличивается
• Ареал расширяется
• Смертность особей уменьшается
• Рождаемость увеличивается
• Происходит процветание вида

Основными направлениями биологического прогресса являются:

• Ароморфоз (греч. airomorphosis — поднимаю форму)

Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.

• Идиоадаптация (греч. ídios — свой, своеобразный, особый)

Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.

• Общая дегенерация (лат. degenero — вырождаться, перерождаться)

Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу? На самом деле, если орган или система органов не нужна организму в его условиях обитания — то зачем она? Эта система может исчезнуть и освободить место для других, более полезных в данных условиях, органов. У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?

• Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:

• Численность вида уменьшается
• Ареал сужается
• Смертность особей возрастает
• Рождаемость уменьшается
• Происходит вымирание вида

Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Изучение строения органов и их эволюционных изменений у различных групп организмов является основой выявления сравнительно-анатомических доказательств эволюции. Яркими примерами анатомических доказательств эволюции являются гомологичные и аналогичные органы.

• Гомологичные органы (гомология, от греч. homo(s) — равный, одинаковый)

Такие органы развиваются из одних и тех же зародышевых листков, имеют общий план строения, но выполняют разные функции. Это связано с тем, что животные освоили разные среды обитания, из-за чего происходит дивергенция (лат. divergo — отклоняюсь) — расхождение признаков у первоначально близких животных в ходе эволюции. Гомологичны между собой скелеты конечностей различных классов позвоночных: рука — ласт — крыло птицы, колючки кактуса — усики гороха — листья растений.

• Аналогичные органы (греч. análogos — соответственный)

Аналогичные органы развиваются из разных зародышевых листков, имеют различное строение, но выполняют схожие функции. Такое сходство возникает в результате приспособления к одним и тем же условиям среды, из-за чего происходит конвергенция (лат. convergo — сближаю) — схождение признаков у неблизкородственных видов в ходе эволюции. Аналогичными органами являются крыло птицы — крыло бабочки, глаз человека — глаз кальмара, усики винограда — усики гороха, жабры рака — жабры рыбы.

В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас мы обсудим рудименты и атавизмы.

Рудименты (лат. rudimentum — зачаток) — органы, которые в ходе эволюции утратили свое функциональное значение. Они сохраняются в течение всей жизни и в норме обнаруживаются у человека и животных.

У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток), третье веко (эпикантус).

Атавизмы (лат. atavus — отдалённый предок) — случаи проявления у отдельных особей признаков дальних предков. Атавизмы сугубо индивидуальны и не являются нормой. Они также являются доказательством эволюции.

У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.

Переходные формы

Переходные формы свидетельствуют о филогенетической преемственности, соединяя в своем строении черты высших и низших классов. Они — наглядное, живое доказательство эволюции.

Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.

Эмбриологические доказательства

Эмбриология (греч. embryon — зародыш) — раздел биологии, изучающий строение эмбрионов. Только вдумайтесь: на этапе эмбриона, через который мы с вами успешно прошли, у нас можно было найти закладку жаберных дуг, которые существуют непродолжительное время, после чего исчезают.

А у рыб, например, жаберные дуги не исчезают — из них развиваются жабры.

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).

Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.

У головастиков лягушек развивается плавник, есть жабры — это наглядное повторение признаков, которые характерны для их предков — рыб.

Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных настолько похожи друг на друга, что практически не различимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения животного мира.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных видов животных и растений.

В результате таких исследований иногда удается открыть переходные формы, а иногда — целые филогенетические ряды, то есть совокупность последовательно сменяющих друг друга форм одного вида. Так, к примеру, был открыт филогенетический ряд лошади.

Источник: https://studarium.ru/article/115

Эмбриологические, палеонтологические и сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Еще в первой половине XIXв. был получен ряд данных, говорящих о единстве всего органического мира. К ним относятся обнаружение клеточного строения растений, животных и человека. Выдающийся французский зоолог Ж.Кювье установил единые планы строения в каждом типе животных.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Все позвоночные животные имеют двустороннюю симметрию, полость тела, позвоночник, череп, две пары конечностей. Сердце у всех позвоночных животных расположено на брюшной стороне, а нервная система — на спинной, она состоит из головного и спинного мозга. Единство плана строения в каждом типе свидетельствует о единстве его происхождения.

Двусторонняя симметрия — левая половина тела является отражением правой

Гомологичные органы

После выхода в свет работ Дарвина сравнительная анатомия получила толчок к развитию и в свою очередь внесла значительный вклад в развитие дарвинизма.

Большую роль сыграло установление гомологичности органов. Гомо­логичные органы могут выполнять различные функции и в связи с этим несколько разниться в строении, но построены по одному плану и развиваются из одних и тех же зародышевых зачатков.

Таковы передние конечности всех позвоночных: нога кролика, крыло летучей мыши, ласт тюленя, рука человека. Скелет каждого из этих органов имеет плечо, предплечье, состоящее из двух костей, кости запястья, пястья и фаланги пальцев.

Было обнаружено, что млечные железы гомологичны потовым, челюсти ракообразных — их конечностям, волосы млекопитающих — перьям птиц и чешуе рептилий, зубы млекопитающих — чешуе акул, части цветка (пестик, тычинки, лепестки) — листьям и т.д.

Примеры гомологичных органов

В отличие от гомологичных, аналогичные органы могут быть сходны по строению, так как выполняют однородные функции, но не имеют общего плана строения общего происхождения.

Примерами их могут быть крыло насекомого и крыло птицы, жабры ракообразных и жабры рыбы. У растений аналогичными являются колючки кактуса (видоизмененные листья) и шипы розы (выросты кожицы).

Для установления родственных связей между организмами они роли не играют.

Пример аналогичных органов

Атавизмы и рудименты

Для доказательства эволюции имеют значение атавистические органы, которые были присущи далеким предкам и в норме не встречающиеся у современных организмов.

Естественно, что такие признаки говорят о фи­логенетическом родстве.

Примерами атавизма служат появление боковых пальцев у лошади, полосатость у домашних свиней; шейная фистула (образование, гомологичное жаберным щелям у низших хордовых), хвостовой придаток, обильная волосатость всего тела у человека.

Рудиментарными называются органы, утратившие свою функцию, но сохраняющиеся у взрослых животных. Обычно они остаются в зачаточном состоянии.

Рудиментарными являются остатки тазовых костей у безногой ящерицы желтопузика и у китообразных. Они служат доказательством происхождения этих животных от предков, имевших развитые конечности.

У человека рудиментарными органами являются:

• Копчик — остаток хвостовых позвонков;
• зачаточные ушные мышцы свидетельствующие о том, что предки человека обладали подвижной ушной раковиной.

На корневищах папоротника, пырея, ландыша можно обнаружить чешуйки — рудименты листьев.

Сравнительно-анатомические исследования современных прогрессивных и примитивных форм позволяют обнаружить переходные формы.

Морское животное баланоглосс сочетает в себе признаки животных типа иглокожих и типа хордовых.

Ланцетник имеет ряд признаков, сближающих его с одной стороны с иглокожими и полухордовыми (баланоглосс), а с другой стороны с позвоночными, с которыми он относится к одному типу хордовых.

Баланоглосс

Среди современных млекопитающих существуют однопроходные (имеющие клоаку и при размножении откладывающие яйца, как пресмы­кающиеся), сумчатые и плацентарные.

Сравнение их указывает, что мле­копитающие находятся в родстве с пресмыкающимися и что эволюция мле­копитающих шла от животных, откладывающих яйца, к живородящим формам с еще недоразвитой плацентой и, наконец, к животным, рождающим уже хорошо сформированных детенышей.

Эмбриологические доказательства эволюции

Еще до выхода в свет основного труда Дарвина академик Российской Академии наук К.М.Бэр установил, что эмбрионы различных животных имеют большее сходство между собой, чем взрослые формы. В этой закономерности Дарвин видел важное доказательство эволюции. Он считал, что в зародышевом развитии должны повторяться признаки предков.

В последарвиновский период связь онтогенеза с филогенезом была подтверждена многочисленными исследованиями. Русские ученые А.О.Ковалевский и И.И.

Мечников установили, что у всех многоклеточных (беспозвоночных, начиная с червей и позвоночных) закладывается три зародышевых листка, из которых далее формируются все органы.

Это подтверждает единство происхождения всего животного мира.

Сравнение развития зародышей всех классов позвоночных показывает большое сходство их на ранних стадиях развития, оно касается как внешнего, так и внутреннего строения (хорды, органов кровеносной и выделительной систем). По мере развития сходство уменьшается, начинают вырисовываться признаки класса, затем отряда, рода и вида. Этим подтверждается родство всех хордовых.

На основании эмбриологических исследований, проведенных над объектами из различных типов животных, Ф.Мюллер и Э.Геккель (независимо друг от друга) сформировали биогенетический закон.

Дальнейшие эмбриологические исследования показали, что биогенетический закон справедлив только в общих чертах. Фактически нет ни одной стадии развития, в которой бы зародыш полностью повторял строение какого-либо из своих предков.

Зародыш птицы или млекопитающего никогда целиком не повторяет строение рыбы, но в определенной стадии развития у него образуются жаберные щели и жаберные артерии. В онтогенезе повторяется строение не взрослых форм предков, а эмбрионов.

У зародышей млекопитающих образуется не жаберный аппарат взрослых рыб, а лишь закладка жаберного аппарата зародышей рыб.

Установлено, что в зародышевом развитии образуются не только органы, связанные с повторением признаков, но и временные органы, обеспечивающие существование зародышей в тех условиях, в которых они проходят развитие.

Академик А.Н.Северцов уточнил и дополнил положения биогенетического закона.

Он доказал, что в процессе онтогенеза происходит выпадение отдельных этапов исторического развития, повторение зародышевых стадий предков, а не взрослых форм, возникновение изменений, мутаций, каких не было у предков.

Новые наследственные признаки, изменяющие строение взрослого организма и направление эволюции, появляются в разные периоды эмбрионального развития. Чем позже в процессе зародышевого развития возникли новые признаки, тем полнее проявляется биогенетический закон.

Палеонтологические доказательства эволюции

Дарвин считал, что именно палеонтология, изучающая ископаемые остатки прежних обитателей Земли, должна дать наиболее веские доказательства в пользу эволюции. Дарвин остро ощущал отсутствие сведений о переходных формах, ископаемых организмах, сочетающих в себе признаки древних и более молодых групп, относящихся к разным классам и типам.

Доказательства эволюции на примере лошади

Первые наиболее веские палеонтологические доказательства эволюции были получены В.О.Ковалевским (1842—1883). Ему удалось выяснить последовательные этапы происхождения непарнокопытных, к которым относится лошадь.

Древнейший предок лошади, найденный в отложениях третичного периода, был высотой около 30см, имел по четыре пальца на передних и по три — на задних конечностях.

Он передвигался, опираясь на все фаланги пальцев, что было приспособлением к обитанию в болотистой местности. Пищей ему служили плоды и семена.

Доказательство эволюции на примере лошади

Далее, в связи с изменением климата, лесов становилось все меньше и на следующем этапе эволюции предки лошади оказались в открытой местности типа степей. Это привело к выживанию способных к быстрому бегу (для спасения от хищников), что достигалось удлинением конечностей и уменьшением поверхности опоры, т.е. уменьшением числа пальцев, соприкасающихся с почвой.

Одновременно отбор шел на приспособление к питанию степными травами. Появились складчатые зубы с большой жевательной поверхностью, необходимой для перетирания жесткой растительной пищи.

Последовательно все большие размеры приобретал средний палец, боковые пальцы все уменьшались. В результате ископаемая лошадь, как и современная, имела уже на каждой ноге лишь по одному пальцу, на кончик которого она опиралась. Высота увеличилась до 150 см.

Все строение тела хорошо приспособилось для обитания в открытой степной местности.

Другие переходные формы

После исследований В.О.Ковалевского удалось установить филогенетические ряды многих других животных: хоботных, хищных, моллюсков.

В настоящее время геологическая история Земли изучена довольно подробно. Известно, что в самых древних пластах обнаруживаются остатки различных типов беспозвоночных и лишь в более поздних появляются остатки позвоночных. Установлено, что чем моложе пласты, тем остатки растений и животных ближе к современным.

Археоптерикс

Обнаружены и переходные формы. Важной находкой был археоптерикс — первоптица, сохраняющая ряд признаков пресмыкающихся. Признаки птицы:

• общий вид;
• наличие перьев;
• сходство задних конечностей с цевкой.

Признаки пресмыкающихся:

• Наличие хвостовых позвонков;
• зубов;
• брюшных ребер.

Найдена переходная форма между пресмыкающимися и млекопитающими — зверозубые ящеры (териодонты), которых сближает с млекопитающими строение черепа, позвоночного столба, конечностей. Если у пресмыкающихся все зубы однотипны, то у териодонтов намечается дифференцировка зубов на резцы, клыки, коренные, что дало повод назвать этих ископаемых ящеров зверозубыми.

В ископаемом состоянии обнаружены семенные папоротники, совмещающие частично признаки папоротников, частично голосеменных. Это служит доказательством происхождения семенных растений от папоротникообразных.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (2

Источник: https://animals-world.ru/sravnitelno-anatomicheskie-dokazatelstva-evolyucii/

Доказательства эволюции — материалы для подготовки к ЕГЭ по Биологии

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

Гипотеза становится теорией, когда есть доказательства. И у эволюционной теории таких доказательств много.

Интерпретация этих фактов — совсем другое дело, здесь ученым предстоит еще очень много поработать….

Самые первые доказательства, с которыми столкнулись ученые — палеонтологические.

Палеонтология занимается останками — костями, отпечатками и т.д.

А как человечество узнало о древних беспозвоночных или о растениях того периода? По отпечаткам, фрагментам тканей, окаменелостям и т.д.

Дальше ученые столкнулись с тем, что довольно много признаков, присущих как близким, так и отдаленным предкам, проявляются и у современных организмов.

Морфологические доказательства эволюции

Во-первых, это гомологичные и аналогичные органы.

Гомологичные органы — имеют общее происхождение.
Аналогичные — различное, но внешне похожи.

Прежде, чем мы разберем критерии этих органов и примеры, давайте рассмотрим два пути, по которым шла эволюция.

Путь №1 — дивергенция.

В переводе это слово означает “расхождение”, “отклонение”.

Представим, что когда-то существовал один вид какого-то животного. Затем какая-то группа особей этого вида решила освоить новую территорию. На этой территории были новые условия и под их воздействием вид менялся, эволюционировал, приобретал новые признаки. В результате, его органы немного видоизменились.

• Так появились гомологичные органы.
• Путь №2 — конвергенция
• В переводе — “сближение”,” объединение”.

Представим, что существуют два разных типа животных. Но условия обитания у них одинаковые (например, водная или воздушная среда). Соответственно, они развиваются, эволюционируют, вырабатывают
приспособления к данной среде обитания. Эти приспособления (органы) будут очень схожи, но происхождение у них все же будет разное.

Мы получаем аналогичные органы.

Признак	Гомологи	Аналоги
Происхождение	Общее	Различное
Функции	Могут быть различными	Общие
Эволюционный путь	Дивергенция	Конвергенция
Примеры:	Конечности оленя, кита, летучей мыши Видоизменения листьев у растений	крылья птиц и крылья членистоногих, у растений — колючки на стебле и колючки — листья

Во-вторых, это атавизмы и рудименты.

Информации об этом есть очень много, здесь мы разберем суть их отличий:

Характеристики	Атавизмы	Рудименты
Функции	нет, являются лишними, не считаются нормой для большинства ныне живущих	некоторые могут выполнять какие-то функции, другие не используются, есть у всех представителей вида.
Эволюционно	были развиты и функционировали у очень дальних предков, сохранились в ДНК и изредка проявляются в настоящее время	были развиты и функционировали как у предков, так и у ближайших сородичей
Примеры	у человека: хвост, у животных: дополнительные пальцы на ноге лошади	у человека: ушные мышцы, зубы мудрости у животных: тазовые кости кита

Эмбриологические доказательства

Если посмотреть на развитие зародышей некоторых млекопитающих, то на ранних стадиях видны сходства, которые просто удивляют. Изучение этих сходств позволило ученым сделать определенные выводы.

Одним из таких ученых был немецкий ученый Карл Бэр.

Ирония ситуации в том, что сам ученый отвергал теорию Дарвина, однако теперь его труды используются для доказательства эволюционной теории 🙂

“ на ранних этапах развития обнаруживается поразительное сходство в строении зародышей животных, относящихся к разным классам (при этом эмбрион высшей формы похож не на взрослую животную форму, а на её эмбрион…” К.Бэр

Позже этот вывод был переформулирован Эрнстом Геккелем:

Онтогенез (индивидуальное развитие) живого организма повторяет его филогенетическое (историческое) развитие.

Биогеографические доказательства

Географическое распространение животных и растений соответствует их эволюционной истории.

Например, видовой состав многих островов определялся географической изоляцией.
В Австралии, например, можно встретить животных, которых нет на континенте — эндемики.
Есть даже палеоэндемики — “живые ископаемые” — в других местах они вымерли, но изолированных местах остались.

Биохимические доказательства эволюции

• молекула ДНК хранит в себе информацию о филогенезе организма; в ней зафиксирована как наследственность, так и изменчивость.
• общий химический (органический и неорганический) состав,
• генетический код является общим для всего живого: и для прокариотов — бактерий, и для эукариотических организмов.

• процесс гликолиза — одинаковый для всех эукариотических систем и молекула АТФ — общий “поставщик энергии” для всего живого

Источник: https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/biologiya/dokazatelstva-evolyucii/

13. Доказательства эволюции органического мира

13. Доказательства эволюции органического мира

• Вспомните!
• Что такое эволюция?
• Какие вы знаете доказательства существования эволюции?

Эволюция – это очень длительный исторический процесс, который невозможно непосредственно наблюдать на протяжении ограниченного времени. Жизнь одного человека и существование человечества в целом несоизмеримы по временному масштабу с эволюционными преобразованиями на нашей планете.

Процессы формирования крупных таксонов могут продолжаться миллионы лет. Реальное существование эволюционных процессов подтверждают факты, полученные разными естественными науками: палеонтологией, морфологией, систематикой, эмбриологией и многими другими.

Рассмотрим основные существующие на сегодняшний день доказательства эволюции живой природы.

Цитология и молекулярная биология. Все живые организмы – растения, грибы, животные, бактерии – состоят из клеток, имеющих общий план строения и сходный химический состав. Универсальность генетического кода, единые принципы хранения, реализации и передачи генетической информации – это подтверждение того, что всё живое имеет единое происхождение.

Сравнительная морфология. Сходство во внешнем и внутреннем строении организмов, принадлежащих к одной систематической группе, свидетельствует об их родстве и общем происхождении.

Конечность у всех наземных позвоночных, от земноводных до млекопитающих, построена по единому плану – пятипалая конечность рычажного типа.

У каждого вида скелет конечности модифицирован в зависимости от способа передвижения и приспособлен к конкретным условиям обитания, но принципиальная схема строения остаётся неизменной (см. рис. 6).

Такие органы, развивающиеся из одних и тех же зачатков в процессе эмбрионального развития и выполняющие разные или сходные функции, называют гомологичными органами. Существование гомологии органов внутри крупной группы организмов свидетельствует об их происхождении от общего предка.

Рис. 43. Крылья птицы и стрекозы

В систематических группах, далеко отстоящих друг от друга, мы тоже можем обнаружить структуры, выполняющие одинаковые функции и имеющие внешнее сходство, например крылья насекомых и птиц (рис. 43).

Однако в отличие от гомологичных органов эти структуры имеют разное происхождение и строение, их называют аналогичными органами.

Наличие у разных видов похожих, но не гомологичных органов подтверждает отсутствие у этих видов близкого родства.

Важным анатомическим доказательством эволюции служат рудименты и атавизмы. Атавизмы – это появляющиеся у отдельных особей данного вида признаки, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.

Например, появление трёхпалой конечности у современных лошадей, развитие дополнительных пар молочных желёз, хвоста или сплошного волосяного покрова у человека.

Возникновение атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за развитие этих признаков, в процессе эволюции сохранились, но при нормальном развитии их действие блокируется.

Рудименты – это органы, утратившие в процессе эволюции своё значение. Они закладываются во время эмбриогенеза, но полностью не развиваются.

Когда-то у далёких предковых форм эти органы имели важное значение, но в дальнейшем в связи с изменениями условий существования перестали быть необходимыми.

Примерами рудиментов могут служить неразвитые кости задних конечностей и остатки тазового пояса у китообразных, хвостовые позвонки и ушные мышцы у человека (рис. 44). В отличие от атавизмов, рудименты присутствуют у всех представителей вида.

Например, утконос и ехидна относятся к млекопитающим, но откладывают яйца и имеют клоаку, как пресмыкающиеся, а у кистепёрой рыбы латимерии кроме жабр есть примитивные лёгкие, а её парные плавники обладают мускулатурой и напоминают по строению конечность наземных позвоночных.

Рис. 44. Рудименты: крыло нелетающей птицы киви; остатки тазового пояса у кита и конечностей у змеи

Палеонтология. Изучение ископаемых остатков живых организмов, их следов и отпечатков, обнаруженных в разных геологических слоях, позволяет проследить историческое развитие живой природы. В наиболее древних породах разнообразие организмов невелико, и все они имеют относительно простое строение.

В более молодых отложениях остатки имеют всё более сложное строение, и их видовое разнообразие гораздо шире.

Учёные обнаружили много переходных форм между ныне живущими и ископаемыми организмами, например зверозубые ящеры, напоминающие по строению зубов и скелета млекопитающих, археоптерикс, сочетающий признаки птиц (общий вид, строение конечностей, перья на теле) и пресмыкающихся (наличие зубов, брюшных рёбер) (рис. 45).

В некоторых случаях по ископаемым остаткам учёным удалось установить, как проходил филогенез (историческое развитие) определённой группы организмов. Владимиру Онуфриевичу Ковалевскому удалось проследить эволюцию лошади с начала кайнозойской эры (рис. 46).

Предки лошадей произошли от невысоких всеядных животных с пятипалыми конечностями. Первый представитель семейства лошадей эогиппус, или гиракотерий, был размером с лисицу и имел четырёхпалые передние и трёхпалые задние конечности.

В дальнейшем, когда тропические леса уступили место степям, основным средством защиты стал быстрый бег. Естественный отбор у древних лошадей шёл в направлении удлинения конечностей, уменьшения площади опоры, усиления мускулатуры и позвоночника.

Найденные ископаемые формы, позволившие реконструировать последовательный эволюционный ряд лошади, подтверждают эволюционную теорию.

Рис. 45. Археоптерикс: А – внешний вид (реконструкция); Б – отпечаток

Интересно, что лошади, жившие в Северной Америке в течение миллионов лет, вымерли несколько тысяч лет назад, как раз в тот период, когда на этом континенте появился человек. Существуют данные о том, что древние люди использовали лошадей в пищу. Повторно лошади были завезены в Северную Америку не более 500 лет назад.

Эмбриология. В пользу эволюционного развития органического мира свидетельствует то, что все многоклеточные организмы, способные к половому размножению, развиваются из одной оплодотворённой яйцеклетки (зиготы).

Рис. 46. Эволюция лошади

Легко обнаружить родство между организмами при сравнении их эмбриональных стадий развития. Ещё в первой половине XIX в. Карл Бэр установил закон зародышевого сходства: эмбрионы различных классов и видов позвоночных животных обнаруживают в пределах типа большое сходство (рис. 47). Причём наиболее похожи эмбрионы на ранних стадиях развития.

Позднее немецкие учёные Фриц Мюллер и Эрнст Геккель сформулировали биогенетический закон: онтогенез особи есть краткое повторение филогенеза данного вида. Позднее этот закон уточнил российский учёный Алексей Николаевич Северцов. Он установил, что любой организм в своём индивидуальном развитии повторяет не взрослые формы предков, а эмбриональные стадии развития предковых форм.

В эмбриогенезе у всех позвоночных закладывается хорда, которая у ланцетника остаётся на всю жизнь, а у высших позвоночных в дальнейшем замещается позвоночником.

На ранних стадиях развития у зародышей птиц и млекопитающих (включая человека) сердце состоит всего из двух отделов: предсердия и желудочка, а в глотке закладываются жаберные щели и перегородки, что объясняется происхождением этих классов от предков, дышащих жабрами.

Биогеография. Наука о закономерностях распространения на Земле живых организмов тоже располагает данными в пользу эволюционных преобразований живой природы.

Распределение животных и растений на планете имеет неравномерный, прерывистый характер, который нельзя объяснить только климатическими особенностями.

Дрейф континентов, который приводил к возникновению географической изоляции, объясняет особенности развития и распространения видов.

Раннее отделение Австралии, Океании и Южной Америки привело к тому, что на этих территориях сохранилась древняя фауна (сумчатые и яйцекладущие млекопитающие), эволюция которой шла независимо от фауны других материков.

Очень похож животный и растительный мир Евразии и Северной Америки – континентов, которые сравнительно недавно ещё были связаны друг с другом сушей в районе Берингова пролива.

Напротив, природа Южной и Северной Америки значительно отличается, потому что эти континенты в недалёком прошлом были самостоятельными участками суши и лишь позднее соединились Панамским перешейком.

Рис. 47. Сходство эмбрионов позвоночных на ранних стадиях развития

Мы привели далеко не полный перечень доказательств в пользу существования эволюционного процесса, но даже этого достаточно, чтобы убедиться в том, что эволюция живых организмов – это реальный процесс, существующий во времени и пространстве.

Вопросы для повторения и задания

1. Докажите существование эволюции с точки зрения эмбриологии.

2. Расскажите о палеонтологических доказательствах эволюционного процесса.

3. Какие органы называют гомологичными, какие – аналогичными?

4. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.

5. Объясните, каковы причины существования рудиментов и появления атавизмов. Почему они служат доказательствами процесса эволюции?

Подумайте! Выполните!

1. Объясните, почему в природе в процессе эволюции у разных видов организмов, далеко отстоящих друг от друга, появляются аналогичные органы.

2. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, выясните, почему расположенный у восточного берега Африки остров Мадагаскар является местом огромного скопления эндемичных видов. К какой группе доказательств существования эволюции можно отнести этот факт?

3. Опираясь на знания, полученные на уроках зоологии, докажите, что малая берцовая кость у птиц является рудиментом.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

Особенности строения как результат эволюции. В ходе эволюции каждый новый элемент формируется из существующих ранее за счёт последовательных приспособительных изменений. Эта особенность является причиной некоторых специфических несообразностей в строении живых организмов.

Особенно наглядно эта проблема видна на примере жирафа, у которого длина возвратного нерва может достигать 4 м, хотя расстояние от мозга до гортани – всего несколько сантиметров.

Такое взаимное расположение нервов и сосудов млекопитающие унаследовали от древних рыбообразных предков, у которых, как и у всех рыб, не было шеи.

Повторите и вспомните!

Растения

Гомологичные и аналогичные органы растений. Гомологичные органы растений имеют одинаковое происхождение, но могут различаться формой и выполняемыми функциями, например луковица и корневище. Аналогичные органы, наоборот, внешне сходны, выполняют одинаковые функции, но имеют разное происхождение, например колючки барбариса и боярышника.

Видоизменения листьев. В ходе эволюции в связи с приспособлением к условиям обитания у многих растений наряду с настоящими листьями возникали их разнообразные видоизменения.

Наиболее распространенное видоизменение листьев – колючки. У барбариса острые колючки – это бывшие листья, в которых не развивается мезофилл. Листовое происхождение имеют и колючки кактусов. Колючки играют защитную роль, предохраняя растения от поедания животными, и снижают испарение, уменьшая площадь поверхности листьев.

У многих представителей семейства бобовых листья превратились в усики.

У насекомоядных (хищных) растений листья превратились в особые ловчие аппараты. При нехватке в почве азота и минеральных веществ насекомые являются хорошим дополнительным питанием этим удивительным растениям.

У многих растений листья видоизменяются в чешуйки. Толстые сочные чешуи луковицы запасают питательные вещества. Чешуйки, покрывающие почки, выполняют защитную функцию, а листья-чешуйки саксаула способствуют снижению транспирации.

Основные части цветка (лепестки венчика, листочки чашечки, тычинки и пестик) – это тоже видоизменённые листья.

Видоизменения побегов. В процессе эволюции в связи с выполнением побегами дополнительных функций у растений возникали их разнообразные видоизменения.

Вегетативное размножение и расселение выполняют столоны – надземные или подземные, обычно недолговечные побеги с длинными, тонкими междоузлиями и чешуевидными, бесцветными, реже зелёными листьями.

В отличие от корня, корневище не имеет корневого чехлика, несёт верхушечную и пазушные почки, расчленено на узлы и междоузлия.

Из почек развиваются надземные побеги и новые корневища, а в узлах образуются придаточные корни.

Подземный (реже надземный) укороченный побег, имеющий уплощённый стебель – донце, от которого отходят придаточные корни, называют луковицей. На донце располагаются чешуевидные сочные, мясистые листья. Луковичные широко распространены в степях и полупустынях (тюльпаны), но встречаются и в лесной зоне (подснежники).

Клубень – это видоизменённый побег, стебель которого, прекративший верхушечный рост, сильно разрастается в толщину и накапливает запасные вещества (крахмал, реже масла).

Подземные клубни часто развиваются на столонах и несут недоразвитые листья («бровки»), пазушные почки которых называют «глазками» (картофель).

У капусты кольраби надземные клубни формируются на главном побеге и несут зелёные листья.

1. Корневища, луковицы и клубни запасают питательные вещества, обеспечивают вегетативное размножение и переживание неблагоприятных для роста растений сезонов.
2. Другими видоизменениями надземных побегов являются колючки стеблевого происхождения (боярышник, дикая яблоня, дикая груша); кладодии – уплощённые стебли, способные к фотосинтезу; ползучие стебли – усы (с длинными междоузлиями) и плети (с укороченными междоузлиями), служащие для вегетативного размножения.
3. Человек

Рудимент человека – аппендикс. От слепой кишки толстого кишечника отходит червеобразный отросток – аппендикс. Аппендикс человека имеет длину от 2 до 20 см и не участвует в расщеплении пищи. Воспаление этого отростка вызывает заболевание – аппендицит.

У человека появляется боль в правой паховой области, возникает рвота, поднимается температура. Аппендицит опасен тем, что из аппендикса инфекция может попасть в брюшную полость и вызвать опасное для жизни воспаление – перитонит.

Острый аппендицит требует немедленного хирургического удаления аппендикса. При болях в животе необходимо срочно вызвать врача, а до его прихода больному нельзя давать слабительные или обезболивающие препараты, класть на живот грелку, ставить клизму.

До выяснения окончательного диагноза следует также воздержаться от приёма пищи.

Следующая глава

Источник: https://bio.wikireading.ru/17825

Гомологичные и аналогичные органы

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

В этой небольшой заметке, характеризующей появление у живых организмов в процессе эволюции так называемых гомологичных и аналогичных органов,  хотелось бы напомнить вам о двух  основных типах эволюционных изменений, которые были подробно  описаны еще Ч.Дарвиным.

Как репетитору ЕГЭ по биологии, мне кажется важным помнить о каких именно типах эволюционных преобразований  идет речь?

Это дивергентный и конвергентный типы преобразований организмов, приводящие к формированию надвидовых (макроэволюция) систематических единиц.

Дивергенция — это тип эволюционных изменений, основанный на постепенном расхождении тех или иных признаков организмов. Дивергенцией объясняется появление гомологичных органов, имеющих общее происхождение, но выполняющих, как правило, различные функции (пишу «как правило», потому что функции у гомологов могут быть как  различные, так и сходные).

Конвергенция — приобретение сходных признаков у не родственных организмов. Конвергенцией объясняется появление аналогичных органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции.

  Почему приходится заострять на этом ваше внимание

Да все просто. Поскольку базовых понятий два (дивергенция и конвергенция), объясняющих появление в эволюции двух типов органов (гомологичных и аналогичных), то с вероятностью 50% они запоминаются неправильно.

Но привожу эту табличку без изменений: именно в таком виде она объясняет почему у учащихся возникает так много путаницы при ответах на многочисленные тестовые задания по выявлению гомологичных и аналогичных органов.

Что неверного в этой таьблице? Первый и третий отличительные признаки «Происхождение» и «Путь образования» действительно подходят для сравнительной характеристики гомологичных и аналогичных органов.

• А признак «Функция» является действительным всегда лишь для характеристики аналогичных органов, потому что гомологичными могут быть не только органы, выполняющие различные функции (как написано в таблице), но и сходные.
• Например, ноги лошади и ноги человека — явно гомологичные органы, так как имеют общее происхождение, но и функция то у них тоже сходная.
• Какой вывод следует сделать
• Как репетитор ЕГЭ по биологии, могу посоветовать всегда стараться  выделять что-то главное, а что-то второстепенное.

Ничего не запоминайте чисто механически, а выстраивайте в своей голове четкую логическую цепочку из приведенных фактов и следствий. Только тогда можно судить о том, что новый материал не просто запомнился, а именно усвоился.

Ниже приводятся 52 примера заданий из тестовых вариантов ЕГЭ на определение гомологичных и аналогичных органов, присланные мне преподавателем Владимиром Анатольевичем. Решил разместить их в этой статье. Все приводимые здесь примеры гомологичных органов — результат дивергентной эволюции, а примеры аналогичных органов — результат конвергенции.

Примеры заданий на гомологичные органы

1. Крылья совы и крылья летучей мыши
2. Ласты дельфина и ласты-крылья пингвина
3. Конечности крота и конечности лошади
4. Ласты китообразных и ластоногих
5. Когти барсука и ногти обезьяны
6. Киль летучей мыши и киль птицы
7. Задние конечности кенгуру и задние конечности тушканчика
8. Окраска крыльев бабочки павлиний глаз и бабочки крапивницы
9. Ласты ихтиозавра и рука человека
10. Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы
11. Лепестки розы и листья капусты
12. Листья паслена и усы гороха
13. Видоизмененные листья: лепестки розы, усы гороха, иголки кактуса.
14. Шишки ели и стробила хвоща
15. Перистосложный лист гороха и прилистники-кувшинчики непентес
16. Стеблевые чешуи хвоща и колючки барбариса
17. Тычинки цветка мака и почечные чешуи
18. Бутон цветка и почка
19. Конечности позвоночных
20. Гомологи передней конечности шимпанзе: 1) рука человека  2)  крыло птицы 3) ласт кита
21. Колючки кактуса и усики гороха
22. Ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука
23. Корневище ландыша клубни картофеля
24. Китовый ус и усы сома
25. Чешуя змеи и перо птицы
26. Ноги бабочки и ноги жука
27. Когти кошки и ногти обезьяны
28. Нос обезьяны и хобот слона
29. Предплечье лягушки и курицы
30. Волосы человека и шерсть собаки

Примеры заданий на аналогичные органы

1. Конечности позвоночных животных и насекомых
2. Крылья птиц и насекомых
3. Глаза головоногих моллюсков и глаза позвоночных животных
4. Роговые чешуи ящерицы и панцирь черепахи – аналоги
5. Форма тела акулы и дельфина
6. Передние конечности насекомого медведки и крота
7. )Шипы розы и иголки кактуса
8. Зубы кошки и зубы акулы
9. Листья и шипы
10. Семена растений и споры мхов
11. Усики клубники и воздушные корни
12. Жабры рака и рыбы
13. Роющие конечности крота и медведки
14. Аналогами передней конечности шимпанзе являются: 1) хобот слона, 2) клешня рака, 3) щупальца осьминога, 4) ногощупальца скорпиона
15. Колючки барбариса и колючки боярышника
16. Хорда ланцетника и позвоночник человека
17. Панцирь черепахи  и раковина улитки
18. Легкие амфибии и легкие пауков
19. Усы рака и усы сома
20. Глаза осьминога и собаки
21. Крылья летучей мыши и стрекозы
22. Плавник кита и хвостовой плавник рака

1. Считаю совершенно неправильным, когда в тесты КИМов ЕГЭ  помещают задания на определение гомологов или аналогов, по которым в разных учебниках даются противоположные ответы.
2. ***************************************
3. К данной статье было довольно много полезных комментариев, касающихся не четкости в критериях дивергентного и конвергентного путей образования гомологичных и аналогичных органов, которые я поместил в отдельную статью.
4. Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Источник: https://www.biorepet-ufa.ru/teoriya-evolyucii/gomologichnye-i-analogichnye-organy.html