§ 33. Основные направления эволюции

Определения и обозначения

Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, которое повышает общий уровень организации и расширяет возможности освоения среды. Например, появление лёгких у предков позвоночных позволило эффективнее использовать кислород воздуха. Это понятие помогает выделить изменения, после которых организмам становятся доступны новые условия жизни.

Идиоадаптация — частное приспособительное изменение, полезное в определённых условиях, но не повышающее общий уровень организации. Покровительственная окраска помогает скрываться в конкретной среде, а форма конечностей может быть удобна для плавания или бега. Понятие нужно, чтобы отличать специализацию от крупных преобразований строения.

Общая дегенерация — эволюционное упрощение организации, часто связанное с малоподвижным или паразитическим образом жизни. У паразита могут редуцироваться органы чувств и пищеварительная система, если хозяин обеспечивает его пищей и средой. Термин объясняет, почему утрата некоторых структур иногда оказывается выгодным приспособлением.

Биологический прогресс и биологический регресс — направления изменений группы, которые определяют по численности, ареалу и разнообразию видов. При прогрессе эти показатели растут, а при регрессе сокращаются, иногда до вымирания группы. Эти понятия позволяют оценить эволюционный успех не по сложности отдельного организма, а по положению группы в природе.

Как это устроено

Эволюционные изменения различаются масштабом, потому что условия среды предъявляют к организмам неодинаковые требования. Иногда небольшое преимущество помогает освоить конкретный участок среды, а иногда выживание связано с изменениями, открывающими доступ к целой новой среде. Поэтому эволюционные направления различают по тому, насколько широко изменение влияет на организацию и образ жизни. Их выделение помогает объяснить и крупные перестройки, и узкую специализацию.

Ароморфоз расширяет возможности организма не только в одной частной ситуации, поэтому за ним могут следовать освоение новых местообитаний и увеличение разнообразия потомков. Например, лёгкие у предков позвоночных позволили получать кислород из воздуха, а значит — использовать условия, недоступные организмам, дышащим только жабрами. Когда новая возможность открывает множество способов существования, от группы могут отделяться крупные ветви. Само появление новшества не гарантирует прогресса, но создаёт для него предпосылки.

Идиоадаптация возникает, когда организмам нужно эффективнее жить в определённых условиях, не меняя общего плана организации. Разные окраска, форма тела или способы передвижения могут давать преимущество в конкретной среде. Такие изменения поддерживаются естественным отбором, если помогают выжить и оставить потомство. Они позволяют осваивать разные экологические ниши, но не означают общего усложнения или повышения уровня организации.

Общая дегенерация связана с тем, что образ жизни меняет значение отдельных органов. Паразиту, живущему внутри хозяина, могут быть не нужны развитые органы передвижения или поиска пищи, зато полезны приспособления для удержания и размножения. Если менее нужные системы редуцируются, организм расходует ресурсы иначе и может успешнее существовать в своей нише. Поэтому упрощение отдельных структур не равнозначно утрате приспособленности.

Биологический прогресс и регресс описывают судьбу группы, а не уровень сложности её представителей. О прогрессе судят по увеличению численности, расширению ареала или росту разнообразия видов; при регрессе эти показатели уменьшаются. Ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация могут вести к прогрессу, если соответствующие изменения помогают группе успешно размножаться и распространяться. Чтобы оценить результат, нужно отдельно рассмотреть строение организмов и динамику группы.

Сравнение основных направлений эволюции

Сопоставляй направления по масштабу изменений, влиянию на организацию и связи с условиями жизни. Таблица помогает не путать крупное изменение с частным приспособлением или упрощением, связанным с образом жизни. Примеры иллюстрируют типичные случаи, но направление определяют по смыслу изменения, а не по названию органа.

Разбор задач

1. Лёгкие у предков позвоночных

Условие. Определите направление эволюции, к которому относится появление лёгких у предков позвоночных, и обоснуйте ответ. Нужно оценить не только то, что возник новый орган, но и последствия этого изменения. Сначала выясним, насколько широко оно повлияло на возможности организмов.

1. Лёгкие обеспечили получение кислорода из воздуха, а не только из воды.
2. Это расширило доступные условия жизни и помогло осваивать наземную среду.
3. Изменение затронуло возможности организма в целом, а не одну узкую задачу.

Ответ. Появление лёгких — ароморфоз, поскольку оно расширило возможности освоения среды и повысило общий уровень организации.

2. Покровительственная окраска

Условие. Близкородственные виды живут в разных условиях и имеют разную покровительственную окраску. Определите направление эволюции. Важно не принять заметное различие внешнего вида за крупное изменение уровня организации.

1. Окраска помогает каждому виду быть менее заметным именно в его среде.
2. Она решает частную задачу выживания, например снижает риск быть обнаруженным хищником.
3. Общий план строения от этого не меняется и новых типов среды организмам не открывается.

Ответ. Разная покровительственная окраска — идиоадаптация: это частное приспособление к условиям обитания.

3. Упрощение у паразита

Условие. У паразитического животного редуцировались органы чувств и пищеварительная система, но возросла плодовитость. Нужно определить направление изменений и решить, означает ли оно биологический регресс группы. Здесь важно не смешать строение отдельного организма с показателями всей группы.

1. Редукция систем — упрощение организации, связанное с паразитическим образом жизни.
2. Следовательно, это проявление общей дегенерации, а не обязательно ухудшение приспособленности.
3. Рост плодовитости может способствовать увеличению численности, но для вывода о прогрессе нужно оценить также ареал и разнообразие группы.

Ответ. Наблюдается общая дегенерация. Она сама по себе не доказывает биологический регресс: прогресс или регресс устанавливают по изменению численности, ареала и разнообразия группы.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что идиоадаптация повышает общий уровень организации. Так думают, потому что полезное приспособление кажется крупным достижением, но оно может решать только местную задачу. Проверь себя: спроси, изменился ли общий план организации или возникла специализация к конкретным условиям. Если верно второе, это идиоадаптация.

Ошибка — называть ароморфозом любое усложнение организма. Отдельный орган может стать сложнее, но это ещё не означает, что организм получил новые широкие возможности. Проверь, помогло ли изменение осваивать новые среды или существенно расширило образ жизни. Если такого эффекта нет, одного усложнения недостаточно для вывода об ароморфозе.

Ошибка — понимать общую дегенерацию как простое «ухудшение». Такое впечатление возникает из-за утраты органов, хотя при паразитизме или малоподвижности некоторые системы могут стать ненужными. Проверь, связана ли редукция с образом жизни и компенсируют ли её другие преимущества, например высокая плодовитость. Упрощение не исключает успешного существования.

Ошибка — отождествлять биологический прогресс с усложнением строения. Сложность организма и успех группы — разные характеристики, поэтому такое правило не позволяет надёжно судить о её положении. Проверь численность, ареал и разнообразие видов. Если они растут, возможен прогресс даже при частных приспособлениях или упрощении отдельных систем.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о наследственной изменчивости, естественном отборе и приспособленности. Отбор сохраняет наследуемые варианты, которые помогают организмам выживать и размножаться в конкретных условиях. Поэтому условия среды объясняют возникновение частных приспособлений, а накопление крупных изменений — расширение возможностей освоения среды. Позже эти идеи пригодятся при изучении макроэволюции, появления крупных групп и эволюционных путей животных и растений.

Что запомнить

• Ароморфоз повышает общий уровень организации и расширяет возможности освоения среды.
• Идиоадаптация обеспечивает приспособление к конкретным условиям без общего повышения уровня организации.
• Общая дегенерация — эволюционное упрощение, часто связанное с образом жизни.
• Ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация — разные направления эволюционных изменений.
• Биологический прогресс характеризуется ростом численности, ареала или разнообразия группы.
• Биологический регресс связан с сокращением численности и ареала и может привести к вымиранию.
• Упрощение или усложнение строения само по себе не определяет, находится ли группа в биологическом прогрессе.