§38. Доказательство исторического развития (эволюция) животного мира

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живого мира, приводящее к изменению организмов и появлению новых видов. Иными словами, виды не всегда были такими, какими мы видим их сегодня: их признаки складывались на протяжении длительного времени. Понятие эволюции помогает объяснить разнообразие животных и их родственные связи.

Палеонтологические доказательства — ископаемые остатки организмов и следы их жизнедеятельности, по которым восстанавливают историю развития животных. К ним относятся, например, кости, раковины, отпечатки и следы передвижения. Они нужны, чтобы узнать, какие животные жили в прошлом и как со временем менялись их группы.

Гомологичные органы — органы, имеющие общее происхождение и сходный план строения, даже если выполняют разные функции. Например, передние конечности человека, кита и летучей мыши приспособлены к разным действиям, но имеют общий план строения. Их сравнение помогает распознавать родство, которое не всегда заметно по внешнему виду животного.

Рудиментарные органы и атавизмы — признаки, свидетельствующие о происхождении современных животных от предковых форм. Рудименты сохраняются у многих представителей вида в изменённом или уменьшенном виде, а атавизмы проявляются у отдельных особей как признаки далёких предков. Их изучают, чтобы понять, какие особенности были у животных в прошлом.

Как это устроено

Остатки животных сохраняются в породах, которые образуются слоями, поэтому их положение помогает сравнивать находки разных эпох. Обычно более древние отложения лежат ниже молодых, если слои не были нарушены. Сопоставляя останки из разных слоёв, учёные устанавливают, как менялись группы животных. Переходные формы особенно полезны: сочетание признаков разных групп помогает проследить возможные этапы изменений, а не только сравнить далёкие конечные формы.

Сравнительная анатомия изучает строение органов у разных животных. Если органы устроены по общему плану, хотя служат для полёта, плавания или хватания, это объясняется наследованием общего плана от предков и последующими изменениями. Такие органы называют гомологичными, и их сходство говорит о родстве. Но одна лишь похожая функция не доказывает общего происхождения: у неродственных животных сходные условия жизни могут привести к похожим приспособлениям.

Рудиментарный орган — не просто «ненужная часть» животного, а изменённый орган, который был развит сильнее у его предков. Он может сохранять небольшую функцию или участвовать в работе организма иначе, чем прежде. Атавизм возникает редко, когда у отдельной особи проявляется признак, характерный для далёких предковых форм. Оба явления объясняются наследованием признаков: они позволяют предположить, что подобные органы или особенности существовали у предков.

Зародыши родственных животных могут быть похожи на ранних этапах развития, поскольку используют сходные этапы и общий план формирования тела. По мере развития различия становятся заметнее: зародыш приобретает признаки, характерные для своей группы и вида. Сходство начальных этапов поддерживает вывод о родстве, потому что объясняется общей историей развития животных. Однако эмбриологические данные рассматривают вместе с другими свидетельствами: отдельное сходство не устанавливает родство без проверки.

Расположение современных видов на Земле связано с тем, где жили их предки и как они расселялись. На распространение влияли преграды, например моря и горы, изменения климата и разделение участков суши. Поэтому близкие животные могут встречаться в разных местах, если их предки расселились, а похожие условия иногда приводят к сходным приспособлениям у неродственных видов. Сопоставляя ареалы с другими данными, учёные восстанавливают историю происхождения и расселения животных.

Основные доказательства эволюции животного мира

Пользуйся таблицей так: сначала определи, что именно изучают — ископаемые остатки, строение, развитие зародышей или распространение видов. Затем подбери пример и сформулируй вывод, который действительно следует из этого вида данных. Самые убедительные объяснения обычно опираются сразу на несколько видов доказательств.

Разбор задач

Задача 1. Распредели находки: отпечаток древнего животного, скелет вымершей формы, сходство передних конечностей человека, кита и летучей мыши. Укажи, к каким видам доказательств относится каждый пример. Важно различить остатки организмов и особенности строения органов.

1. Отпечаток древнего животного — это сохранившийся след организма в породе. Значит, его изучает палеонтология.
2. Скелет вымершей формы — ископаемый остаток животного. Он также относится к палеонтологическим доказательствам.
3. Сходство передних конечностей — сравнение строения органов у разных животных. Это сравнительно-анатомическое доказательство, а сходные по происхождению органы называют гомологичными.

Ответ. Отпечаток и скелет — палеонтологические доказательства. Сходство передних конечностей — сравнительно-анатомическое доказательство. В первом случае изучают сохранённые следы прошлого, а в третьем — строение органов современных животных.

Задача 2. Объясни, почему рудиментарные органы и атавизмы подтверждают происхождение современных животных от древних предков. Не называй рудимент бесполезным, если его функция не очевидна. Нужно связать проявляющийся признак с особенностями предковых форм.

1. Сначала выясни, что именно наблюдается: рудимент сохраняется у многих особей в изменённом виде, а атавизм редко появляется у отдельной особи.
2. Сравни признак с тем, что известно о предковых формах. Если у предков аналогичный орган был развит сильнее, рудимент может быть его изменённым остатком.
3. Сделай вывод осторожно: такие признаки поддерживают представление о происхождении от предков, но их значение оценивают вместе с другими свидетельствами.

Ответ. Рудименты показывают, что у предков существовали более развитые органы, а атавизмы — что отдельный предковый признак иногда снова проявляется. Это согласуется с наследованием особенностей от предковых форм. Рудимент при этом может сохранять небольшую функцию.

Задача 3. Сравни строение и развитие нескольких животных и реши, что может говорить об их родстве. Не принимай сходство функции за доказательство общего происхождения. Используй одновременно сравнительную анатомию и эмбриологию.

1. Сравни органы: сходный план строения при разных функциях может указывать на гомологию. Одного сходства действий или внешнего вида для такого вывода недостаточно.
2. Сопоставь ранние стадии зародышевого развития. Если в них есть сходные особенности, это дополняет данные о строении органов.
3. Проверь, согласуются ли оба наблюдения. Чем больше независимых признаков указывает на общий план развития, тем обоснованнее вывод о родстве и общем предке.

Ответ. Сходство плана строения гомологичных органов и сходство раннего развития зародышей вместе поддерживают предположение о родстве. Сходные функции сами по себе могут возникнуть у животных независимо. Поэтому важно различать происхождение органа и его назначение.

Типичные ошибки

• Любое внешнее сходство считают доказательством родства. Ошибка возникает потому, что похожие условия жизни могут формировать похожие приспособления у неродственных видов. Проверь себя: сравни внутреннее строение и происхождение органов, а не только их вид или функцию.
• Путают гомологичные и аналогичные органы. Похожие задачи, например плавание или полёт, легко принять за общий признак происхождения. У гомологичных органов общее происхождение, а аналогичные сходны по функции; проверь, совпадает ли план строения.
• Считают рудимент полностью бесполезным. Такое мнение появляется, если функция органа не заметна при обычном наблюдении. Учитывай его происхождение и возможную небольшую роль; проверь, правильно ли ты отличаешь уменьшенный орган от отсутствующего.
• Делают вывод по одной находке. Одна кость или один похожий признак может быть неполной информацией и допускает разные объяснения. Проверь вывод, сопоставив его с данными о строении, зародышевом развитии и распространении животных.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в доказательствах эволюции, нужно знать уровни организации животных, строение органов и систем, а также понятия вида и среды обитания. Тема происхождения и многообразия животных связывает эти сведения в последовательную историю появления и родства основных групп. Позже те же способы сравнения пригодятся при изучении развития органического мира, классификации организмов и их приспособленности. Так признаки животных помогают не только описывать их, но и объяснять их происхождение.

Что запомнить

• Эволюция — историческое развитие живого мира.
• Ископаемые остатки показывают последовательность изменения животных во времени.
• Гомологичные органы свидетельствуют об общем происхождении организмов.
• Рудименты и атавизмы сохраняют признаки предковых форм.
• Сходство зародышевого развития подтверждает родство животных.
• Географическое распространение видов отражает историю их происхождения и расселения.