Вопросы для самопроверки:

1. Что изучает биология как наука, ее цели и задачи?

2. Какие науки и дисциплины включает в себя биология, дайте их характеристику?

3. Назовите основные методы исследования биологии.

4. Какое значение имеют биологические знания их практическая значимость?

5. Назовите основные уровни структурной организации живых организмов.

6. Назовите основные положения систематического учения К. Линнея.

7. Дайте характеристику таксономических единиц естественной систематики живых организмов.

8. Назовите основные признаки сходства и различия между животными и растительными организмами.

9. Перечислите основные свойства живых организмов.

10. Дайте характеристику уровням организации жизни на Земле.

Тема 2. Эволюция органического мира. Возникновение жизни на Земле

Цель: Изучение основных теорий эволюции. Теория эволюции Ч. Дарвина. Современное представление о происхождении на Земле.

Задание 1. Изучить и законспектировать представленный по теме материал.

Масса Земли составляет около 4х10¹⁸ тонн, а возраст – около 4,5-5 млрд. лет. Считают, что жизнь возникла на Земле примерно 3,5-3,8 млрд. лет назад. Она оказала существенное влияние на атмосферу, которая изменялась от окисляющей к неокисляющей.

Огромное разнообразие живых форм, населяющих сейчас Землю, является результатом длительного процесса эволюции, под которой понимают развитие организмов во времени или процесс исторического преобразования на Земле, результатом которого является многообразие современного живого мира. Термин «эволюция» (от лат. еvolutio – развертываю) был введен в науку в 1762 г. швейцарским натуралистом Ш. Боннэ (1720-1793).

Вначале эволюция шла очень медленно. Первыми и единственными живыми обитателями Земли в течение трех млрд. лет были микроорганизмы. Многоклеточные появились после четырех пятых времени начала существования Земли. Эволюция человека заняла несколько последних миллионов лет. Центральным моментом эволюции является филогенез (от греч. phyle – племя, genesis – развитие), - процесс возникновения и развитие вида, т.е. эволюцию вида.

Представления о развитии жизни отражены в теории эволюции, которая основывается на данных об общих закономерностях и движущих силах развития живой природы. Она представляет собой синтез достижений дарвинизма, биологии, генетики, морфологии, физиологии, экологии, биогеоценологии и других наук. В наше время теория эволюции, основу которой составляет дарвинизм, - это наука об общих законах развития органической природы, методологическая основа всех специальных биологических дисциплин.

Ч. Дарвин и его теория эволюции

Основоположником научной теории эволюции стал великий английский ученый Чарлз Роберт Дарвин (1809-1882). Главным трудом Ч. Дарвина является книга «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859), существенным дополнением к которой служат его книги «Изменение домашних животных и культурных растений» (1869) и «Происхождение человека и половой отбор» (1871).

Эволюционное учение Дарвина состоит из трех разделов, а именно: совокупность доводов в пользу того, что историческое развитие организмов действительно имеет место; положение о движущих силах эволюции; представления о путях эволюционных преобразований.

Движущими силами эволюции Ч. Дарвин назвал наследственность, изменчивость и естественный отбор. Он считал, что наследственность и изменчивость позволяют фиксировать изменения и трансформировать их в поколениях.

Изменчивость вызывает разнообразие, а наследственность передает эти изменения потомству. Следовательно, для всех живых существ в результате изменений и скрещиваний характерна наследственная гетерогенность.

Основу представлений Ч. Дарвина о путях эволюционных преобразований составляла мысль о дивергенции (расхождении) признаков. По Ч. Дарвину в связи с изменяющимися условиями жизни наиболее полно отклонялись от исходной, притом в разных направлениях. Ч. Дарвин считал, что в результате дивергенции образуются разновидности, которые являются зачатком вида, т.е. дивергенция создает новые виды.

Схема 2. Критерии вида.

Заслуги Ч. Дарвина перед естествознанием имеют непреходящее значение. Он всесторонне обосновал исторический метод в применение к природе, создал теорию эволюции и изгнал из науки креационизм. Учение Дарвина казалось эволюции крупных групп организмов, включая все таксоны, в большие отрезки времени, измеряемые геологическими масштабами и на обширных территориях. Следовательно, классический дарвинизм является учением о макроэволюции.

Дарвинизму длительное время не хватало генетической основы, но генетика очень быстро сама подошла к эволюции. Используя методологию классического генетического анализа, генетики стали анализировать роль отдельных факторов эволюции путем вычленения элементарных единиц и протекающих в них процессов.

Большой вклад внес Ч. Дарвин в создание учения о виде, которое в дальнейшем также получило широкое развитие.

Видом называется совокупность особей, которая характеризуется следующими признаками: а) происхождением от общего предка, б) единым генетическим аппаратом, в) сходством морфологических, физиологических и биохимических признаков, г) свободным скрещиванием в природных условиях и наличием плодовитого потомства, д) распространением на определенном участке земли в сходных экологических условиях

Таблица 3. - Формы изменчивости

Форма изменчивости по Дарвину	Соответствующая форма изменчивости, принятая в современной генетике	Причина появления	Значение	Примеры
Определенная, групповая, ненаследственная	Модификационная (фенотипическая)	Изменение условий среды	Адаптация – приспособление к данным условиям в пределах нормы реакции	В соответствующих условиях среды в фенотипе проявляются признаки генотипа: особенности породы у животных, сорта у растений, а также видовые особенности.
Неопределенная, индивидуальная, наследственная	Мутационная (генотипическая)	Влияние внешних или внутренних факторов	Материал для естественного и искусственного отбора	Генные мутации в большинстве случаев рецессивны, они возникают в генах, локализованных в половых клетках. Фенотипически мутации проявляются лишь при образовании рецессивной гомозиготы
Соотносительная, наследственная	Коррелятивная	Функциональная зависимость одного органа от другого	Постоянство взаимосвязанных признаков, целостность организма как системы	Корреляция между органами и частями тела (птица с длинными конечностями имеет длинную шею)
Изменчивость, возникающая в результате скрещивания, наследственная	Комбинативная	Возникает стихийно в пределах популяции при половом размножении	Проявление новых признаков (полезных или вредных) снижение фенотипического проявления вредных мутаций вследствие их перехода в гомозиготное состояние	При образовании половых клеток в процессе мейоза происходит кроссинговер между гомологичными (родительскими) хромосомами. Хромосомы гамет уже несут новые сочетания генов. В зиготе все наследственные признаки образуют новые комбинации – полезные, безразличные, вредные

В то же время вид является исторической категорией, т.е. существует лишь определенный отрезок времени, постепенно в результате дивергенции распадаясь на новые подвиды. Это происходит по разным причинам: вследствие географической изоляции, освоения новых условий обитания, хозяйственной деятельности человека и наиболее часто – в силу индивидуальной изменчивости и закрепления новых признаков. Вид существует в природе реально, независимо от нашего сознания. Ученые-систематики объединяют виды в более крупные систематические группы, такие, как роды, семейства, отряды, порядки, классы, отделы и типы.

Таблица 4. - Формы борьбы за существование

Форма борьбы	Результат борьбы	Примеры из царства животных	Примеры из царства растений
Внутривидовая (состязание)	Сохранение популяции и вида за счет гибели слабых	Состязание между хищниками одной популяции за добычу; внутривидовой каннибализм – уничтожение молодняка при избыточной численности популяции; борьба за главенство в стае	В одновозрастном хвойном лесу одни деревья широко раскинули крону и больше улавливают света, их корни проникают глубже и достают воду и питательные вещества, принося ущерб слабым; возобновление и размножение идет за счет более развитых особей
Межвидовая	Победа более жизнеспособной популяции над менее жизнеспособной, занимающей ту же экологическую нишу. Использование одного вида другим в качестве пищи	Пчела местная австралийская вытеснена жалоносной европейской; борьба за пищу между видами одного рода – серой и черной крысами; поедание хищниками жертв	Если в лиственном лесу хорошо развиваются под пологом деревьев, а затем перегоняют в росте лиственные деревья, всходы которых в глубокой тени гибнут; сорные растения (аборигены данной местности) угнетают культурные растения; растения-паразиты питаются за счет растения хозяина
Борьба с неблагоприятными условиями	Выживание в крайних или изменившихся условиях наиболее приспособленных	Зимой животные меняют окраску, густоту шерсти, впадают в спячку	Редукция листьев, образование длинных корней у растений пустыни, летний покой у эфемероидов, ловля насекомых у болотных растений (восполнение недостатка азота), огромная семенная продуктивность и способность к вегетативному размножению у истребляемых видов (сорняки), обильное спорообразование у грибов-паразитов

Задание 2. Изучить и проанализировать схему 2, табл. 3-4.