§ 59. Доказательства эволюции животного мира. Учение Ч. Дарвина об эволюции

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живой природы, приводящее к изменению организмов и возникновению новых видов. Это не превращение отдельного животного в другое, а постепенные изменения групп организмов на протяжении многих поколений. Понятие помогает объединить разные свидетельства прошлого и объяснить разнообразие животных.

Гомологичные органы — органы общего происхождения и сходного плана строения, которые могут выполнять разные функции. Например, передние конечности разных позвоночных построены по общему плану, хотя у одних служат для плавания, у других — для полёта или ходьбы. Их сравнение помогает судить о родстве животных.

Рудименты — органы, утратившие основное значение в ходе эволюции и сохранившиеся в уменьшенном или упрощённом виде. Они не обязательно совершенно бесполезны, но уже не выполняют прежнюю роль. Такие органы помогают обнаружить связь современного организма с его предками.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их приспособленность. Приспособленность означает, что признак помогает жить и оставлять потомство в конкретных условиях. Это понятие объясняет, почему состав популяции постепенно меняется.

Как это устроено

Палеонтологи изучают окаменевшие остатки и следы организмов в горных породах. Слои обычно образовывались в разное время: более глубокие часто старше расположенных выше, поэтому находки можно сопоставлять по возрасту. Если в древних слоях встречаются формы, которых нет сегодня, а в более поздних — другие животные, это показывает последовательную смену организмов и существование вымерших видов. Сопоставляя находки, учёные восстанавливают отдельные этапы истории животного мира.

Сравнительная анатомия исследует строение органов разных животных. У гомологичных органов сохраняется общий план, даже когда их форма и функция изменились: это объясняется тем, что они произошли от органов предков. Например, передняя конечность может стать крылом, ластом или ногой, но сходство расположения частей указывает на родство. При этом одинаковая функция сама по себе родство не доказывает: похожие задачи могли привести к сходным приспособлениям у неродственных животных.

Рудименты возникают, когда условия жизни и образ жизни меняются, а прежний орган перестаёт быть необходимым в полной мере. Он может уменьшиться, но сохраниться, потому что изменение строения происходит постепенно и через поколения. Атавизм — редкое появление у отдельной особи признака, характерного для далёких предков. Рудименты и атавизмы показывают, что современное строение организма связано с его эволюционной историей, а не возникло сразу в неизменном виде.

Эмбриология изучает развитие организма до рождения или выхода из яйца. На ранних стадиях зародыши разных животных могут иметь больше общих черт, чем взрослые особи, поскольку в развитии сохраняются особенности общего плана. По мере роста проявляются различия, связанные с образом жизни и строением конкретной группы. Сходство зародышей не означает, что один современный вид произошёл от другого; оно служит свидетельством их общего происхождения и дополняет другие данные.

Дарвин объяснял эволюцию взаимодействием трёх процессов. Внутри популяции возникают наследственные различия; часть из них передаётся потомству, а часть — нет. Поскольку ресурсов ограниченно и опасностей много, организмы конкурируют за пищу, место и возможность размножиться: эту ситуацию называют борьбой за существование. В данных условиях чаще оставляют потомство особи с полезными наследственными признаками, и естественный отбор постепенно меняет состав популяции.

Доказательства эволюции животного мира

Сначала определите, какие именно данные приведены: находки в породах, строение органов или развитие зародышей. Затем отнесите их к соответствующей группе доказательств. В последнем столбце сформулирована связь наблюдения с эволюцией, а не просто повторён пример.

Разбор задач

Задача 1. У двух животных передние конечности имеют сходный план строения, но служат для разных функций. Определите, какое доказательство эволюции это иллюстрирует.

1. Сопоставляем не только работу конечностей, но и их внутреннее строение.
2. Общий план строения при разных функциях — признак гомологичных органов.
3. Общее происхождение таких органов указывает на родство животных и относится к сравнительно-анатомическим доказательствам.

Ответ: это сравнительно-анатомическое доказательство эволюции — сходство гомологичных органов.

Задача 2. В слоях горных пород разного возраста найдены остатки животных, причём в более древних слоях обнаружены вымершие формы. Объясните, что это говорит об истории животного мира.

1. Сначала учитываем возраст пород: слои позволяют расположить находки во временной последовательности.
2. Сравниваем остатки из разных слоёв и замечаем, что состав животных менялся, а некоторые формы исчезли.
3. Ископаемые остатки относим к палеонтологическим доказательствам: они сохраняют свидетельства прежней жизни.

Ответ: животный мир не оставался неизменным: в разные периоды жили разные формы, и часть видов вымерла.

Задача 3. В популяции животных наследственно различаются окраска и скорость передвижения. После изменения условий среды чаще размножаются особи с одной из комбинаций признаков. Объясните происходящее с точки зрения учения Дарвина.

1. Различия окраски и скорости существуют до изменения условий и наследуются — это материал для отбора.
2. Изменившаяся среда влияет на выживание и размножение; в этих условиях возникает борьба за существование.
3. Особи с более подходящей комбинацией признаков оставляют больше потомства, поэтому соответствующие наследственные признаки чаще встречаются в следующих поколениях.

Ответ: действует естественный отбор, и состав популяции постепенно меняется. Само изменение среды не создаёт нужную окраску или скорость у каждой особи.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что естественный отбор целенаправленно создаёт нужный признак. Так думают, потому что изменения часто выглядят полезными для организма. Но отбор сохраняет наследственные различия, которые уже есть в популяции, а не планирует появление признака. Проверь себя: признак должен возникнуть до того, как отбор сможет повлиять на его распространённость.

Ошибка: смешивать приспособление отдельной особи с эволюцией вида. Кажется, что животное меняется, когда ему приходится жить в новых условиях, но приобретённое за жизнь не обязательно наследуется. Эволюционные изменения происходят в популяции через поколения. Проверь себя: спроси, передаётся ли наследственный признак потомкам и меняется ли его частота среди особей.

Ошибка: считать любые сходные органы доказательством близкого родства. Сходство может возникнуть потому, что органы выполняют похожую работу, даже если их происхождение различно. Для вывода о родстве сравнивают план строения и происхождение, а не только функцию. Проверь себя: если сходна лишь задача органа, этого недостаточно, чтобы назвать органы гомологичными.

Ошибка: путать рудимент с полностью отсутствующим органом. Путаница возникает из-за того, что рудимент может быть небольшим и почти не выполнять прежнюю функцию. Однако он сохраняется в строении организма, хотя его значение ослабло или утрачено. Проверь себя: если орган присутствует в упрощённом виде, это рудимент, а не отсутствие органа.

Связь с другими темами

Перед изучением эволюции нужно понимать, что такое вид, наследственность и изменчивость организмов. Вид объединяет сходные организмы, а наследственность передаёт признаки потомству; изменчивость создаёт различия между особями. Вместе эти понятия помогают понять, на что действует естественный отбор.

Тема связана с систематикой животных — наукой о классификации организмов. Сходства и различия групп позволяют учёным предполагать их эволюционное родство. Поэтому классификация помогает упорядочить данные об истории животных.

Представления о естественном отборе понадобятся при изучении приспособленности организмов и происхождения видов. Они объясняют, почему признаки, полезные в определённых условиях, могут распространяться в популяции. При изменении среды преимущество могут получить другие наследственные варианты.

Что запомнить

• Эволюция — историческое изменение живой природы.
• Ископаемые остатки показывают, как животный мир менялся со временем.
• Гомологичные органы указывают на сходство происхождения, даже если их функции различны.
• Рудименты сохраняют признаки, связанные с предками организма.
• По Дарвину, материалом для отбора служит наследственная изменчивость.
• Естественный отбор сохраняет особей с полезными в данных условиях наследственными признаками.