§ 71. Основные закономерности и результаты эволюции

Определения и обозначения

Дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов при приспособлении к разным условиям среды. Родство объясняет, почему у них есть общие черты, а отбор и различия среды постепенно усиливают различия. Понятие помогает понять, как от общего предка возникают разные формы.

Конвергенция — независимое возникновение сходных признаков у неродственных организмов, живущих в сходных условиях. Сходство возникает потому, что среда предъявляет похожие требования к организмам. Поэтому оно само по себе не доказывает близкого родства.

Параллелизм — независимое развитие сходных признаков у родственных групп, обладающих сходной наследственной основой. Общие особенности наследственности могут направлять изменения похожим образом. Это понятие позволяет отличать такой ход эволюции и от расхождения родственных форм, и от сходства неродственных.

Биологический прогресс — эволюционный успех группы, выражающийся в росте её численности, расширении ареала и увеличении числа видов. Он показывает, насколько успешно группа распространяется и сохраняется в природе. По этим показателям можно оценивать положение группы, не сводя успех к сложности строения организмов.

Как это устроено

В популяции наследственная изменчивость создаёт различия между особями. Если популяции одного предка оказываются в разных условиях, естественный отбор сохраняет в каждой из них разные полезные особенности. Так постепенно усиливается дивергенция; накопившиеся различия могут привести к видообразованию, если группы перестают свободно скрещиваться.

Дивергенция, конвергенция и параллелизм описывают разные отношения между сходством и родством. При дивергенции организмы родственны, но признаки расходятся, потому что различаются условия их жизни. При конвергенции сходство возникает у неродственных групп независимо, а при параллелизме похожие признаки независимо развиваются у родственных групп со сходной наследственной основой.

Биологический прогресс определяется не тем, насколько сложен отдельный организм, а изменением показателей всей группы. Когда численность растёт, ареал становится шире, а число видов увеличивается, группа успешнее распространяется и занимает больше экологических ниш. При регрессе все эти показатели снижаются; если тенденция продолжается, группе может грозить вымирание.

Ароморфозом называют крупное изменение, повышающее общий уровень организации. Оно может позволить организмам использовать новые ресурсы или осваивать прежде недоступные среды, поэтому у потомков появляются дополнительные возможности для расселения и разнообразия. Если эти возможности помогают группе успешно размножаться и распространяться, изменение может привести к биологическому прогрессу.

Идиоадаптация — частное приспособление к определённым условиям, которое не повышает общий уровень организации. Разнообразие форм конечностей помогает млекопитающим передвигаться разными способами, но не означает общего усложнения строения. Общая дегенерация, напротив, связана с упрощением организации; при паразитическом или малоподвижном образе жизни некоторые органы могут утратить значение, и их редукция оказывается выгодной.

Основные направления эволюции и их значение

Сначала определите, затрагивает ли изменение общий уровень организации или только отдельную особенность. Затем сопоставьте его с образом жизни организма: упрощение может быть полезным, если утратившие органы функции больше не нужны. Последний столбец даёт пример, но классифицировать изменение следует по его смыслу, а не только по названию организма.

Разбор задач

Задача 1. У близкородственных видов вьюрков различаются форма и размер клюва, соответствующие разным типам пищи. Нужно назвать закономерность и объяснить происхождение различий. Проверим, связаны ли виды родством и одинаково ли они используют пищевые ресурсы.

1. Условие указывает, что виды близкородственные, значит, их сходство связано с общностью происхождения.
2. Разные виды пищи создают разные условия отбора: особи с более подходящим клювом получают преимущество.
3. В результате признаки родственных форм расходятся, а приспособление к разным экологическим условиям усиливается.

Ответ: это дивергенция; форма и размер клюва изменялись под действием естественного отбора при использовании разных типов пищи.

Задача 2. У акулы и дельфина сходная обтекаемая форма тела, но они относятся к разным классам позвоночных. Объясните, почему возникло сходство. Нужно отличить родство от приспособления к похожим условиям существования.

1. Акула — рыба, а дельфин — млекопитающее, поэтому их сходная форма тела не означает близкого родства.
2. Оба животных передвигаются в воде, где обтекаемая форма помогает уменьшить сопротивление при движении.
3. Похожие требования среды привели к независимому развитию сходного признака у разных групп.

Ответ: это конвергенция — сходство акулы и дельфина возникло независимо как приспособление к жизни в воде.

Задача 3. Сравните появление четырёхкамерного сердца, разнообразие форм конечностей у млекопитающих и утрату пищеварительной системы у ленточных червей. Определите направления эволюции и их значение. Сопоставьте масштаб изменений и образ жизни организмов.

1. Четырёхкамерное сердце повышает эффективность разделения потоков крови и относится к ароморфозам, так как меняет возможности организма в целом.
2. Различные конечности помогают млекопитающим передвигаться в конкретных условиях, поэтому это идиоадаптация без общего повышения уровня организации.
3. Ленточный червь получает питательные вещества от хозяина, поэтому утрата пищеварительной системы — упрощение, связанное с паразитизмом.

Ответ: изменения относятся соответственно к ароморфозу, идиоадаптации и общей дегенерации. Каждое из них может помогать освоению среды своим способом: через новые возможности, частное приспособление или отказ от ненужных функций.

Типичные ошибки

Ошибка — считать конвергентное сходство доказательством близкого родства. Её допускают, когда оценивают только внешний вид и не учитывают историю происхождения организмов. Проверьте себя: если группы неродственны, а сходный признак отвечает похожим условиям, вероятна конвергенция.

Ошибка — называть любое приспособление ароморфозом. Так происходит, если не различать изменение общего уровня организации и особенность, полезную лишь в конкретной среде. Спросите себя, открывает ли изменение принципиально новые возможности или только помогает решать частную задачу; во втором случае это идиоадаптация.

Ошибка — считать биологический прогресс обязательным усложнением организма. Обычно сложное строение кажется признаком успеха, но прогресс группы определяют её численность, ареал и видовое разнообразие. Чтобы проверить вывод, оцените именно эти три показателя, а не сложность отдельного организма.

Ошибка — принимать общую дегенерацию за эволюционный неуспех. Упрощение может быть выгодным при паразитизме или малоподвижном образе жизни, если утратившие значение органы не нужны. Проверьте, растут ли численность, ареал и число видов группы: упрощение строения не исключает биологического прогресса.

Связь с другими темами

Чтобы объяснить эволюционные изменения, нужно знать наследственную изменчивость и естественный отбор: они связывают различия организмов с их приспособленностью. Понятия популяции, вида и видообразования помогают понять, где накапливаются изменения и как они могут привести к возникновению новых видов. Эти закономерности пригодятся при сравнении организмов и объяснении происхождения приспособлений. Они также служат основой для изучения макроэволюции и биоразнообразия.

Что запомнить

• Дивергенция ведёт к расхождению признаков родственных организмов.
• Конвергенция создаёт сходные признаки у неродственных групп.
• Параллелизм — независимое развитие сходных признаков у родственных групп.
• Биологический прогресс характеризуется ростом численности, ареала и числа видов.
• Ароморфоз повышает общий уровень организации и расширяет возможности освоения среды.
• Идиоадаптация обеспечивает частное приспособление без общего усложнения.
• Общая дегенерация — приспособительное упрощение организации.