§ 33. Усложнение организации животных в процессе эволюции. Происхождение основных систематических групп животных

Определения и обозначения

Эволюция — историческое изменение организмов и их групп на протяжении поколений. Она происходит не потому, что отдельное животное решает измениться, а благодаря наследуемым различиям и их влиянию на выживание и размножение. Это понятие помогает объяснить, почему животные имеют разные признаки и как возникло их разнообразие.

Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, которое повышает общий уровень организации и позволяет осваивать новые способы жизни. Появление органов и систем органов — примеры таких изменений. Термин нужен, чтобы отличать крупные преобразования от приспособлений, полезных лишь в конкретной среде.

Идиоадаптация — частное приспособление к определённым условиям без общего усложнения организации. Например, форма конечностей может быть связана с плаванием, бегом или рытьём. Понятие помогает понять, почему эволюция создаёт не только более сложные системы, но и разнообразные варианты строения.

Дегенерация — упрощение строения, связанное с утратой некоторых органов или систем. Оно может возникать, если организму больше не нужны прежние функции, например при паразитическом образе жизни. Это понятие показывает, что эволюция не всегда ведёт к усложнению.

Как это устроено

У животных с разным образом жизни возникают разные требования к строению тела. Организм, который активно перемещается и ищет пищу, получает преимущества от органов чувств и нервной системы, способных быстро согласовывать движения. Поэтому в эволюции животных развивались ткани, органы и системы, выполняющие отдельные задачи. Однако сами по себе сложные органы не гарантируют успеха: их значение зависит от условий жизни.

Симметрия тела связана с тем, как животное взаимодействует со средой. У радиально-симметричных форм части тела располагаются вокруг центральной оси, что удобно при контакте с окружающей средой с разных сторон. Двусторонняя симметрия чаще связана с направленным движением: у тела выделяются передний и задний концы, а органы чувств и нервные центры могут концентрироваться спереди. Такая концентрация называется цефализацией.

Появление полости тела создало пространство для внутренних органов и их движения независимо от стенки тела. У разных групп животных полость устроена неодинаково, а у некоторых её нет. Развитие пищеварительной, выделительной, кровеносной и дыхательной систем помогало эффективнее получать питательные вещества, удалять продукты обмена и переносить необходимые вещества. Конкретный набор систем зависел от размера животного и его среды.

Членистые конечности и наружный скелет у членистоногих связаны с защитой и движением. Разделение конечностей на участки позволило им выполнять разные функции, а наружный скелет поддерживает тело и защищает его. У позвоночных опорную роль выполняет внутренний скелет, к которому прикрепляются мышцы. Эти особенности возникали в различных эволюционных линиях, поэтому их нельзя представлять как последовательные ступени одной лестницы.

Основные группы животных имеют общие черты, потому что их представители связаны родством, но внутри каждой группы возникали собственные приспособления. Изменения наследуются и распространяются в популяциях, если их носители оставляют больше потомства. Так накапливаются различия, по которым учёные классифицируют организмы. Сходство важно оценивать вместе с другими признаками: один общий элемент строения ещё не доказывает близкого родства.

Сравнение основных групп животных

Таблица показывает отдельные особенности групп, но не изображает их как обязательную цепочку превращений друг в друга. Сравнивайте признаки по столбцам и учитывайте, что внутри каждой группы есть разные варианты строения. Чтобы обсуждать родство, сопоставляйте несколько признаков, а не только один.

Разбор задач

Условие. У двух животных обнаружены двусторонняя симметрия и органы чувств на переднем конце тела. У одного тело разделено на кольцевые сегменты, а у другого есть членистые конечности и наружный скелет. Определите, к каким крупным группам они относятся, и объясните, почему сходство в симметрии не означает принадлежность к одной группе.

Решение. Сначала выделим признаки, общие для обоих животных, а затем проверим, какие особенности позволяют различить их. Не будем делать вывод по одному сходству: нужно установить, какие признаки характеризуют каждую группу. Такое сравнение помогает не путать общий план тела с особыми приспособлениями.

1. Двусторонняя симметрия и расположение органов чувств спереди указывают на направленное движение и цефализацию. Эти признаки встречаются у представителей нескольких групп, поэтому пока они не дают точного ответа.

2. Кольцевое разделение тела на сегменты характерно для кольчатых червей. Оно связано с повторением участков тела, но само по себе не означает, что у животного есть членистые конечности и наружный скелет.

3. Членистые конечности вместе с наружным скелетом — характерное сочетание признаков членистоногих. Именно оно позволяет отличить второго описанного организм от кольчатого червя.

4. Сравним результат: первое животное относим к кольчатым червям, второе — к членистоногим. Общая симметрия отражает сходный способ взаимодействия с окружающей средой, но недостаточна для определения близкого родства.

Ответ. Первое животное относится к кольчатым червям, второе — к членистоногим. Двусторонняя симметрия встречается у разных групп и не является признаком, который сам по себе объединяет их в одну систематическую группу. Для определения группы необходимо учитывать сочетания особенностей строения.

Типичные ошибки

• Считать, что все животные эволюционировали по одной лестнице от простых к сложным. Так думают, потому что изменения в учебных схемах часто изображают последовательно. Проверьте себя: у разных групп были самостоятельные линии развития, а упрощение организации тоже возможно.

• Называть любое полезное приспособление ароморфозом. Причина ошибки — смешение общего усложнения и частной адаптации. Спросите себя, открывает ли признак новые возможности для целой группы или помогает только в конкретной среде; во втором случае это идиоадаптация.

• Определять родство только по одному похожему признаку. Отдельная черта может быть связана с одинаковыми условиями жизни, а не с близким происхождением. Чтобы проверить вывод, сопоставьте несколько особенностей строения и учитывайте общий план организации.

• Считать, что упрощённое строение всегда означает примитивность. У паразита часть органов может утратиться, если они не нужны в его образе жизни. Проверьте, какие функции организм выполняет и с какими условиями связано его строение, прежде чем оценивать его эволюционное положение.

Связь с другими темами

Тема связана с систематикой: учёные распределяют животных по группам, сравнивая их признаки и предполагаемое родство. Она опирается на знания о клетках, тканях, органах и системах органов, потому что эволюционные изменения затрагивают все уровни организации. Понятия наследственности и естественного отбора помогают объяснить, как признаки сохраняются и распространяются в популяциях. Знание среды обитания позволяет понять, почему у животных возникают разные приспособления.

Что запомнить

• Усложнение организации — один из возможных результатов эволюции, но не её обязательная цель.
• Ароморфоз повышает общий уровень организации, идиоадаптация помогает приспособиться к частным условиям, а дегенерация означает упрощение.
• Новые особенности строения связаны с образом жизни и условиями среды.
• Сходство по одному признаку не позволяет уверенно судить о родстве животных.
• Основные группы отличаются сочетаниями признаков и развивались по разным эволюционным линиям.