§52. Подведём итоги. Изменение строения и жизнедеятельности животных в ходе эволюции

Определения и обозначения

Эволюция животных — историческое развитие животных, сопровождавшееся изменением их строения и жизнедеятельности. Иначе говоря, со временем менялись особенности организмов и способы выполнения ими жизненных процессов. Это понятие помогает объяснить, почему животные разных групп устроены по-разному и как их особенности связаны с образом жизни.

Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, повышающее общий уровень организации и расширяющее возможности освоения среды. Такие изменения затрагивают устройство организма в целом, а не только один небольшой признак. Понятие нужно, чтобы отличать важные шаги в развитии организации животных от частных приспособлений.

Идиоадаптация — частное приспособление к определённым условиям среды, не меняющее общий уровень организации. Например, особенности окраски могут помогать животному скрываться, не перестраивая все его системы органов. Этот термин позволяет описать, как животные приспосабливаются к разным условиям без общего усложнения строения.

Общая дегенерация — упрощение строения, связанное, например, с малоподвижным или паразитическим образом жизни. При этом некоторые органы могут уменьшаться или исчезать, если они перестали быть полезными. Понятие помогает понять, почему упрощение не всегда означает ухудшение приспособленности.

Как это устроено

Переход от одноклеточных предков к многоклеточным животным стал возможен благодаря специализации клеток. Когда клетки начали выполнять разные задачи, организму стало легче одновременно обеспечивать движение, питание и другие процессы. Объединение сходных по работе клеток привело к появлению тканей, а разные ткани смогли образовать органы. Такое разделение функций сделало устройство многоклеточного организма более согласованным.

В ходе эволюции появлялись новые особенности строения тела: симметрия, полость тела и сегментация, то есть разделение тела на повторяющиеся участки. Они возникали и закреплялись не сами по себе: особенности, полезные в определённых условиях, помогали животным успешнее двигаться и вести свой образ жизни. Например, разные варианты симметрии связаны с тем, как организм перемещается и взаимодействует со средой. Поэтому изменения плана строения расширяли возможности животных осваивать разные способы жизни.

Пищеварительная система помогает получать и перерабатывать пищу, нервная — воспринимать сигналы и согласовывать реакции, а кровеносная и дыхательная системы участвуют в обеспечении организма необходимыми веществами и кислородом. Их усложнение было связано с тем, что животным требовалось эффективнее выполнять эти задачи. Когда организм стал крупнее или активнее, обмен веществ между его частями только через поверхность тела мог оказаться недостаточным. Развитие систем органов помогало согласовать работу организма и поддерживать жизнедеятельность.

Освоение водной, наземно-воздушной и почвенной сред требовало разных способов передвижения и дыхания. В воде животное может перемещаться с помощью плавников, а на суше важны конечности, способные поддерживать тело и передвигать его по опоре. Кроме того, органам дыхания необходимо быть подходящими для условий среды: например, жабры используют кислород, растворённый в воде, а лёгкие позволяют дышать атмосферным воздухом. Такие особенности формировались как приспособления к условиям жизни.

Эволюционные изменения не складываются в одну лестницу, по которой все животные движутся от простого устройства к сложному. Группы приспосабливаются к разным условиям, и полезными для них оказываются разные признаки. Наряду с крупными изменениями общего уровня организации возникают частные приспособления, а при некоторых образах жизни строение упрощается. Поэтому организм нужно оценивать с учётом его среды и образа жизни, а не только по числу или сложности органов.

Изменения организации животных в ходе эволюции

Читайте таблицу по строкам: так можно увидеть, как особенности строения связаны со средой и образом жизни конкретной группы. Сравнивая строки, обращайте внимание не на то, какая группа «лучше», а на то, какие задачи помогают решать её признаки. Сведения в ячейках обобщены: представители одной группы могут заметно различаться.

Разбор задач

Почему появление тканей у многоклеточных животных считают важным эволюционным изменением?

Условие. Нужно объяснить значение тканей, а не только назвать их. Ткань — это группа клеток, сходных по строению и выполняемой работе. Следует связать специализацию клеток с разделением функций и появлением органов.

1. Сначала определяем, что изменилось: клетки многоклеточного организма стали специализироваться. Одни клетки выполняют одну работу, другие — другую.
2. Затем прослеживаем результат: клетки, работающие сходным образом, объединяются в ткани. Несколько тканей могут взаимодействовать в составе органа.
3. Наконец, объясняем значение: разделение функций помогает организму выполнять разные жизненные процессы согласованно. Это делает возможным более сложное устройство тела.

Ответ. Ткани важны, потому что специализация клеток распределяет работу между частями организма. Ткани образуют органы, а органы выполняют определённые функции. Благодаря этому многоклеточный организм может действовать согласованнее, чем организм, в котором все задачи выполняет одна клетка.

Сравните передвижение и дыхание рыбы и наземного позвоночного. Назовите связанные со средой особенности.

Условие. Нужно сравнить рыбу и позвоночное, живущее на суше, по двум признакам: передвижению и дыханию. Важно объяснить, как эти признаки связаны со средой, а не просто перечислить их. Для примера наземного позвоночного возьмём наземное животное, дышащее лёгкими.

1. Сопоставляем передвижение. Рыба передвигается в воде с помощью плавников и движений тела, а наземное позвоночное перемещается по опоре с помощью конечностей.
2. Сравниваем дыхание. Рыбы используют жабры, извлекающие кислород из воды; наземные позвоночные, например многие взрослые земноводные, дышат лёгкими и получают кислород из воздуха.
3. Связываем признаки со средой. Вода поддерживает тело, но сопротивляется движению, поэтому рыбам важны плавники и обтекаемая форма. На суше конечности должны поддерживать тело, а дыхательная система — получать кислород из атмосферного воздуха.

Ответ. Рыба приспособлена к движению в воде и дыханию растворённым в ней кислородом. Наземное позвоночное использует конечности для передвижения по суше и обычно лёгкие для дыхания воздухом. Эти различия связаны с условиями среды, в которой живут животные.

Определите, к какому типу эволюционных изменений относятся появление более сложной системы органов у одной группы животных и сходная окраска у животных разных групп.

Условие. Нужно классифицировать два признака: усложнение системы органов и сходную окраску у представителей разных групп. Для этого проверяем, меняет ли признак общий уровень организации или помогает приспособиться к отдельным условиям. Одинаковый внешний вид сам по себе ещё не означает одинакового уровня организации.

1. Рассматриваем систему органов. Если её усложнение повышает общий уровень организации и расширяет возможности организма, это соответствует понятию ароморфоза.
2. Затем рассматриваем окраску. Если она помогает животным скрываться или иначе приспосабливаться к условиям, но не меняет организацию организма в целом, это идиоадаптация.
3. Проверяем объяснение: в первом случае изменение затрагивает общие возможности организма, а во втором полезен отдельный признак. Сходная окраска у разных групп не доказывает, что их строение и происхождение одинаковы.

Ответ. Появление более сложной системы органов можно отнести к ароморфозу, если оно повышает общий уровень организации. Сходная окраска у разных групп — пример идиоадаптации, когда она служит частным приспособлением. В каждом случае нужно учитывать значение признака для организма.

Типичные ошибки

Эволюцию иногда представляют как прямую лестницу от «низших» животных к «высшим». Так думают, потому что некоторые изменения действительно связаны с усложнением организации, но разные группы развивались по собственным направлениям. Проверка: спросите, можно ли расположить все группы в один ряд, не учитывая их среду и образ жизни; обычно это упрощает картину.

Другая ошибка — считать, что каждый новый признак повышает общий уровень организации. Частное приспособление может менять образ жизни, не перестраивая организм в целом, и потому не является ароморфозом. Проверяйте себя вопросом: затрагивает ли изменение общую организацию или только помогает в конкретных условиях?

Признаки не возникают потому, что животному «нужно» их приобрести. Такое объяснение путает приспособление с намеренным изменением организма: в эволюции сохраняются признаки, помогающие выживать и оставлять потомство. Проверка: замените фразу «животное изменилось, чтобы…» на объяснение, какую пользу приносит признак в данной среде.

Упрощение строения не всегда означает неудачное развитие. Эту ошибку допускают, если считают любое уменьшение числа органов ухудшением, но при паразитическом или малоподвижном образе жизни часть органов может быть не нужна. Чтобы проверить себя, выясните, помогает ли упрощение животному жить именно в его условиях.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать основные группы животных, их органы и системы органов, а также особенности сред обитания. Эти знания помогают связывать строение организма с тем, как он питается, дышит и передвигается. Сравнение животных разных групп показывает, почему сходные условия могут приводить к частным приспособлениям. Представления об эволюционных изменениях пригодятся при изучении разнообразия организмов, приспособленности и эволюции человека.

Что запомнить

• Эволюция животных сопровождается изменениями строения и жизнедеятельности.
• Специализация клеток лежит в основе образования тканей и органов.
• Ароморфоз повышает общий уровень организации.
• Идиоадаптация помогает приспособиться к конкретным условиям среды.
• Упрощение строения может быть приспособлением к особому образу жизни.
• Эволюция не является единой лестницей усложнения.