Развитие органического мира

Определения и обозначения

Биологическая эволюция — историческое, необратимое развитие живой природы, приводящее к изменению организмов и появлению новых видов. Это не изменение отдельного организма в течение его жизни, а изменения живых групп на протяжении многих поколений. Понятие помогает увидеть связь между древними и современными формами жизни.

Геохронологическая шкала — система деления истории Земли на крупные части: эоны, эры и периоды. Их последовательность устанавливают по возрасту и расположению слоёв горных пород, а также по найденным в них ископаемым остаткам. Шкала нужна, чтобы упорядочить события и сравнивать этапы истории жизни.

Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, повышающее общий уровень организации организма и расширяющее возможности освоения среды. Благодаря таким изменениям организмы могут использовать новые способы жизнедеятельности или заселять новые местообитания. Термин помогает отличать масштабные преобразования от частных приспособлений.

Идиоадаптация — частное приспособление к определённым условиям среды, которое не повышает общий уровень организации. Она может менять форму, окраску или поведение, делая организм успешнее в конкретной обстановке. Это понятие объясняет разнообразие видов без обязательного усложнения их строения.

Как это устроено

История жизни длится так долго, что её нельзя понять только по наблюдениям за современными организмами: нужно сопоставлять данные разных геологических эпох. Слои пород накапливаются последовательно, а остатки организмов оказываются в них и сохраняются как окаменелости или отпечатки. Обычно более глубокие слои древнее верхних, хотя движения земной коры могут нарушать эту последовательность. Сравнение находок из разных мест помогает восстановить смену групп и условий.

В древнейшие этапы существовали простые одноклеточные организмы. Появление фотосинтеза стало важным потому, что организмы научились создавать органические вещества, используя свет, а в окружающую среду выделялся кислород. Его накопление изменяло условия на планете и открыло возможности для кислородного дыхания. Позднее появились более сложно устроенные клетки, многоклеточные организмы и разнообразные группы живых существ.

Освоение суши происходило не сразу: для жизни вне воды требовались способы получать воду, удерживать тело и размножаться в новых условиях. У растений и животных формировались разные приспособления, поэтому выход на сушу был связан с серьёзными изменениями организации. Позже возникали группы, способные размножаться независимо от водоёмов или активнее перемещаться по суше. Каждое такое новшество расширяло доступные организму среды.

Крупные преобразования, или ароморфозы, открывали новые возможности для целых групп организмов. Например, появление у позвоночных более совершенного кровообращения поддерживало активную жизнедеятельность, а развитие цветка и семени помогало растениям размножаться и распространяться по суше. Такие изменения могли дать начало разнообразию форм, освоивших новые местообитания. При этом эволюционные пути групп не обязаны быть одинаковыми.

Разнообразие форм возникает и благодаря идиоадаптациям: вид приспосабливается к определённой пище, климату или способу передвижения, не становясь в целом более сложно устроенным. История среды при этом не была постоянной: менялись климат и расположение материков, происходили вымирания. Освободившиеся экологические возможности могли занимать другие группы, уже обладавшие подходящими особенностями. Поэтому развитие органического мира включает и появление новых форм, и исчезновение прежних.

Основные этапы развития органического мира

Таблица показывает общую последовательность крупных этапов, а не точные даты каждого события. Сопоставляйте строки сверху вниз и отмечайте, какие группы возникли раньше, а какие позже. Учитывайте, что внутри каждой эры условия и состав организмов тоже менялись.

Разбор задач

Задача 1. Расположите в хронологическом порядке появление многоклеточных организмов, выход растений на сушу и возникновение первых млекопитающих. Чтобы не полагаться на интуицию, определите для каждого события примерный этап геологической истории. Затем сравните этапы от самого древнего к самому позднему.

1. Многоклеточные организмы известны уже в протерозое, то есть раньше выхода растений на сушу.

2. Освоение суши растениями произошло в палеозое, после появления жизни в водной среде.

3. Первые млекопитающие появились в мезозое, позднее выхода растений на сушу.

Ответ: появление многоклеточных организмов → выход растений на сушу → возникновение первых млекопитающих.

Задача 2. Сопоставьте выход позвоночных на сушу и возникновение цветка с крупными изменениями в организации организмов. Для каждого события сначала назовите группу, у которой оно произошло, а затем оцените, изменило ли оно возможности освоения среды. Так можно отличить крупное изменение от частной особенности отдельного вида.

1. Выход позвоночных на сушу связан с появлением наземных форм, прежде всего древних земноводных. Он требовал изменений, позволявших опираться на конечности и жить вне воды, поэтому расширил освоение среды.

2. Цветок возник у покрытосеменных растений и стал важным новшеством в их размножении. Он способствовал успешному опылению и последующему образованию семян и плодов.

3. Оба события связаны с крупными преобразованиями, открывавшими новые возможности группам организмов, хотя происходили у разных организмов и в разное время.

Ответ: оба события можно связать с крупными эволюционными преобразованиями, поскольку они расширяли возможности освоения среды и размножения.

Задача 3. Для появления четырёхкамерного сердца и защитной окраски определите, что относится к ароморфозу, а что — к идиоадаптации. Сравните не внешнюю заметность признаков, а масштаб их влияния на организацию организма. Проверьте, является ли признак общим повышением уровня организации или помогает решать частную задачу выживания.

1. Четырёхкамерное сердце разделяет потоки крови и поддерживает эффективное кровообращение. Это крупное изменение организации, поэтому его относят к ароморфозам.

2. Защитная окраска помогает скрываться или быть менее заметным в конкретной среде. Она не повышает общий уровень организации и является идиоадаптацией.

3. Проверьте вывод вопросом: могло ли изменение открыть новые возможности для группы в целом или оно решает частную задачу в определённых условиях?

Ответ: четырёхкамерное сердце — ароморфоз, защитная окраска — идиоадаптация.

Типичные ошибки

Считать геологические эры равными по длительности — ошибка: их границы связаны с крупными изменениями в истории Земли, а продолжительность неодинакова. Так думают, потому что в учебных схемах эры часто показаны как одинаковые строки или блоки. Проверяйте себя: схема может быть условной, поэтому не определяйте длительность по размеру её частей.

Путать ароморфоз с идиоадаптацией — значит смешивать изменение общего уровня организации с частным приспособлением. Путаница возникает, когда любое полезное свойство называют крупным эволюционным шагом. Чтобы проверить ответ, спросите, расширяет ли изменение возможности целой группы или только помогает в конкретных условиях.

Представлять эволюцию как заранее заданное движение от простого к сложному неверно: у неё нет конечной цели, а направление изменений зависит от условий среды. Такое представление возникает из-за того, что историю жизни иногда пересказывают как прямую лестницу. Проверяйте себя: приспособление оценивают в конкретной среде, а усложнение не является обязательным результатом эволюции.

Считать, что современные виды произошли от ныне живущих видов, обычно неправильно: чаще у разных современных групп были общие предки. Путаницу создаёт сходство между родственными организмами, которое воспринимают как прямую линию происхождения. Проверяйте себя: сходство указывает на возможное родство, но само по себе не доказывает, что один современный вид произошёл от другого.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живого, понятии вида, наследственной изменчивости и естественном отборе: они объясняют, как изменения закрепляются в популяциях. Геологическую историю дополняют палеонтология и изучение доказательств эволюции, в том числе ископаемых остатков. Позднее эти знания помогают разбирать происхождение человека, систематику и приспособленность организмов, связывая особенности видов с их историей и средой.

Что запомнить

• История органического мира охватывает длительные геологические промежутки времени.
• Последовательность этапов развития жизни восстанавливают, в частности, по ископаемым остаткам.
• Жизнь на Земле возникла раньше, чем организмы освоили сушу.
• Ароморфоз расширяет возможности организмов и повышает общий уровень их организации.
• Идиоадаптация помогает приспособиться к конкретным условиям среды.
• Развитие органического мира включает появление новых групп и вымирание прежних.