§ 9. Направления эволюции

Определения и обозначения

Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, повышающее общий уровень организации организмов и расширяющее возможности освоения среды. Это понятие помогает выделить изменения, после которых группа может жить в новых условиях, а не просто лучше приспособиться к уже освоенной среде.

Идиоадаптация — частное приспособление к определённым условиям среды, не изменяющее общий уровень организации группы. С её помощью объясняют разнообразие конкретных форм: организмы по-разному приспосабливаются к среде, не переходя на новый уровень организации.

Общая дегенерация — упрощение организации, часто связанное с переходом к малоподвижному или паразитическому образу жизни. Термин нужен, чтобы описывать утрату или упрощение органов как результат приспособления, а не автоматически считать её ухудшением.

Биологический прогресс — успешное развитие группы, проявляющееся в росте численности, расширении ареала и увеличении числа видов. Это понятие позволяет оценить судьбу группы в целом, не смешивая её успех с уровнем сложности строения отдельных организмов.

Как это устроено

Внешне заметное или полезное изменение само по себе ещё не показывает направление эволюции. Чтобы его определить, выясняют, затронута ли общая организация организма или возникло приспособление к конкретным условиям. Один и тот же признак может выглядеть значительным, но оставаться частной адаптацией, если он не расширяет общие возможности группы. Поэтому важен не только вид признака, но и его последствия для организации и образа жизни.

Ароморфоз повышает общий уровень организации и благодаря этому открывает новые экологические возможности. Например, появление лёгочного дыхания у позвоночных позволило эффективнее использовать атмосферный воздух и осваивать условия, недоступные организмам, зависящим только от жаберного дыхания. Новые возможности могут дать группе доступ к ранее не освоенным местообитаниям и ресурсам. Это не просто настройка организма к одной узкой нише, а расширение диапазона условий, в которых он способен существовать.

Идиоадаптация возникает, когда отбор закрепляет признаки, полезные в определённой среде или при конкретном образе жизни. Обтекаемая форма тела помогает водному животному двигаться в воде, но сама по себе не перестраивает общий план организации. Такие приспособления позволяют осваивать разные частные условия и снижают трудности выживания в них. Поэтому идиоадаптации способствуют разнообразию организмов, не обязательно означая переход группы на более высокий уровень организации.

При переходе к паразитизму или прикреплённому образу жизни некоторые органы могут стать ненужными или утратить прежнее значение. Их редукция, то есть уменьшение или исчезновение, может снизить затраты организма и соответствовать новым условиям жизни; это называют общей дегенерацией. Упрощение отдельного организма не определяет успех всей группы. Если группа при этом увеличивает численность, расширяет ареал и включает больше видов, она находится в состоянии биологического прогресса, который возможен при разных направлениях эволюции.

Сравнение основных направлений эволюции

Сначала сравните, как каждое изменение влияет на общий уровень организации, а затем посмотрите, какие условия жизни оно помогает освоить. Последняя строка напоминает, что направление изменения организма и успех группы — разные вопросы: прогресс возможен при каждом из трёх направлений.

Разбор задач

Задача 1. У предков группы возник признак, позволивший освоить новую среду обитания. Нужно определить направление эволюции по последствиям признака. Одного указания на новую среду недостаточно: следует проверить, повысился ли общий уровень организации или речь идёт о частной адаптации.

1. Определяем, какие возможности появились у группы после возникновения признака. По условию она смогла освоить новую среду, то есть её экологические возможности расширились.
2. Проверяем, изменился ли общий уровень организации. Если признак является крупным изменением и повышает этот уровень, он отвечает определению ароморфоза.
3. Отличаем такой случай от идиоадаптации: та улучшает приспособленность к конкретным условиям, но не обязательно позволяет группе освоить принципиально новые возможности.

Ответ: если освоение новой среды стало следствием крупного изменения, повысившего общий уровень организации, это ароморфоз. Если же изменился только один частный признак без такого повышения, данных для вывода об ароморфозе недостаточно.

Задача 2. Сопоставьте обтекаемую форму тела водных животных и появление у позвоночных лёгочного дыхания. Для каждого примера нужно отдельно установить масштаб изменения и его последствия для возможностей организма. Внешняя заметность признака не служит критерием направления эволюции.

1. Обтекаемая форма облегчает движение в воде и полезна в конкретной среде. Она представляет собой частное приспособление и не свидетельствует о повышении общего уровня организации.
2. Лёгочное дыхание позволяет использовать атмосферный воздух. Оно расширяет возможности позвоночных по освоению среды и связано с существенным изменением организации.
3. Сопоставляем выводы с определениями: локальная адаптация относится к идиоадаптации, а крупное изменение с расширением возможностей — к ароморфозу.

Ответ: обтекаемая форма тела — идиоадаптация, появление лёгочного дыхания — ароморфоз.

Задача 3. У паразитической группы утрачены некоторые органы, но растут численность, ареал и количество видов. Здесь нужно оценить отдельно изменение организации организмов и состояние группы. Эти показатели описывают разные стороны эволюции, поэтому не заменяют друг друга.

1. Утрата или упрощение органов у паразитов указывает на снижение сложности организации. Если это связано с образом жизни, такое направление называют общей дегенерацией.
2. Затем оцениваем группу по трём указанным показателям. Рост численности, расширение ареала и увеличение числа видов соответствуют признакам биологического прогресса.
3. Не делаем вывод о регрессе группы только по упрощению организмов. Для оценки её успеха учитываем динамику группы, а для направления изменения организации — строение организмов.

Ответ: в организации паразитов происходит общая дегенерация, а группа находится в состоянии биологического прогресса.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое полезное приспособление ароморфозом. Её допускают, потому что польза признака кажется достаточным доказательством крупного изменения. Проверьте, повышает ли он общий уровень организации и расширяет ли возможности группы; если он решает частную задачу, вероятнее всего, это идиоадаптация.

Ошибка: принимать идиоадаптацию за повышение уровня организации. Разнообразие и точная подгонка признаков к среде могут создавать такое впечатление. Спросите себя, изменился ли общий план организации или возникло лишь приспособление к определённым условиям: во втором случае это идиоадаптация.

Ошибка: считать общую дегенерацию вырождением группы. Так думают, когда смешивают упрощение строения организма с судьбой всей группы. Проверьте показатели численности, ареала и количества видов: если они растут, упрощение может сочетаться с биологическим прогрессом.

Ошибка: отождествлять биологический прогресс с усложнением организмов. Она появляется, если судить об успехе только по сложности строения. Для проверки оцените численность, ареал и видовое разнообразие группы: именно эти признаки показывают прогресс, а не обязательное усложнение каждого организма.

Связь с другими темами

Для понимания направлений эволюции нужны понятия эволюции, приспособленности, естественного отбора и уровня организации организмов. Отбор сохраняет наследственные изменения, которые помогают выжить и размножиться в определённых условиях. Знание этих основ позволяет отличать возникновение адаптации от изменения общего уровня организации.

Тема помогает объяснять происхождение приспособлений и разнообразия организмов, а также оценивать изменения популяций и видов. При изучении макроэволюции направления эволюции используют для анализа крупных преобразований. Они также помогают выяснить, какие изменения могут привести к биологическому прогрессу или регрессу группы.

Что запомнить

• Ароморфоз повышает общий уровень организации и расширяет возможности группы.
• Идиоадаптация приспосабливает организм к конкретным условиям без общего повышения уровня организации.
• Общая дегенерация — упрощение организации, часто связанное с особенностями образа жизни.
• Одно и то же направление изменений оценивают по его роли в организации организма и в судьбе группы.
• Биологический прогресс возможен при разных направлениях эволюции.
• Успех группы оценивают по численности, ареалу и разнообразию видов.