Направления эволюции. История возникновения и развития живого

Направления эволюции. История возникновения и развития живого на Земле С использованием материалов Пименова А. В.

Главные направления эволюции Учение о главных направлениях и путях эволюции создано А. Н. Северцовым, который предложил различать два направления в эволюционном процессе — биологический прогресс и регресс, показал три основных пути достижения биологического прогресса. Биологический прогресс характеризуется увеличением численности, расширением ареала, увеличением числа популяций, ускорением процессов видообразования. В состоянии биологического прогресса находятся, например, насекомые, цветковые растения. А. Н. Северцов (1866 -1936) Для биологического регресса характеристики противоположные, в результате возможно полное вымирание этой группы организмов. По пути биологического регресса пошли динозавры, псилофиты, семенные папоротники. В настоящее время вымирание грозит многим видам растений и животных, для спасения которых созданы заповедники, заказники, они занесены в Красные книги.

Ароморфозы Состояние биологического прогресса достигается за счет ароморфозов, идиоадаптаций и дегенераций. Ароморфозы — морфофизиологические изменения, которое приводят к повышению уровня организации, приспосабливают организмы к новым условиям обитания, открывают новые эволюционные возможности. Приводят к образованию крупных систематических единиц — классов, типов. Например, возникновение фотосинтеза, появление легочного дыхания, вскармливане детенышей молоком.

Идиоадаптации, напротив, не приводят к повышению общего уровня организации, это такие морфофизиологические изменения, которые приспосабливают организм к конкретным условиям обитания. Идиоадаптации приводят к появлению мелких систематических единиц — родов, семейств, отрядов.

Идиоадаптации, напротив, не приводят к повышению общего уровня организации, это такие морфофизиологические изменения, которые приспосабливают организм к конкретным условиям обитания. Идиоадаптации приводят к появлению мелких систематических единиц — родов, семейств, отрядов.

Дегенерации Дегенерация — третий путь, с помощью которого достигается биологический прогресс. При этом организмы приспосабливаются к более простому образу жизни, в результате происходит упрощение организации. Свиной цепень Повилика Саккулина, рак на крабе Асцидия

Соотношение путей эволюции к биологическому прогрессу приводят следующие пути эволюции: ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации

Дивергенция, конвергенция, параллелизм Дивергенция: Конвергенция: Параллелизм: Расхождение признаков и свойств у Процесс, Если две родственные первоначально близких противоположный группы видов развивались в групп организмов, дивергенции. При разных условиях, но в результат обитания в попадании различных дальнейшем, уже после разных условиях и групп неродственных дивергенции, попали в одну неодинаково организмов в и туже среду, то теперь их направленного отбора одинаковые условия развитие будет возникает происходить параллельно, конвергентное будут возникать сходные сходство между ними. идиоадаптации.

История возникновения и развития живого на Земле

Геохронологическая шкала— геологическая временная шкала истории Земли, применяемая в геологии и палеонтологии, (промежутки времени в миллионы лет). • Три эона: Архей, Протерозой, Фанерозой • Три эры Фанерозоя: Палеозойская, Мезозойская, Кайнозойская

Эры в развитии жизни на Земле

• Важнейшие моменты начала развития жизни на Земле: 1. Появление жизни: Абиотический синтез простых орган. молекул Объединение в полимеры в «первичном бульоне» или «первичной пицце» Коацерваты Самовоспроизводящиеся Микросферы молекулы (РНК) и т. п. «Протобионты»

• Важнейшие моменты начала развития жизни на Земле: 2. Возникновение фотосинтеза: - Безкислородные автотрофы (например, окисляющие сероводород до сульфатов – источник Н сероводород) - Кислородный фотосинтез (источник Н – вода) – Выделение кислорода в атмосферу а) под воздействием УФ – О 2 превр. озон О 3 б) возникновение кислородного типа обмена веществ

• Важнейшие моменты начала развития жизни на Земле: 3. Возникновение эукариот • Наиболее древние ископаемые свидетельства - 2. 1 миллиарда лет назад • Возникновения мембранных органелл: теория эндосимбиоза: митохондрии и пластиды – мелкие прокариоты-симбионты • Возникновение ядра (min 4 теории) 3. Появление полового процесса • Датировать невозможно, где-то в самом раннем становлении древних эукариот (около 2 млрд. лет назад)

• Важнейшие моменты начала развития жизни на Земле: 4. Возникновение многоклеточности Примерно 2, 1 млрд. лет (Наиболее древние многоклеточные - червеобразные организмы длиной до 12 см, обнаруженные в 2010 году в отложениях формации Francevillian B в Габоне) Возможно, многоклеточность возникала в разных эволюционных линиях много раз. Многоклеточные животные, вероятнее всего, произошли от колонии жгутиковых клеток.

з ой Кайнозой Мезо й Появление человека озо ле Па Выход растений на сушу Животные Возникновение солнечной системы и Земли 1 4 Протерозой Архей Миллиарды лет Многоклеточные 2 3 эукариоты Прокариоты Одноклеточные эукариоты Атмосферный кислород

• Археи и протерозой = Криптозой, эра скрытой жизни • Трудно конкретно датировать события по периодам, выделяется только Эдиакарский период или Венд

Архейская эра. Архей — древнейшая жизнь. Остатков органической жизни немного. Обнаружены строматолиты — конусообразные известковые образования биогенного происхождения. Большая часть процессов возникновения жизни не оставила следов – мы их моделируем.

Протерозойская эра. Протерозой — эра первичной жизни. Продолжительность от 2500 млн. лет до 570 млн. лет, то есть около 2 млрд. лет. Поверхность планеты представляла собой голую пустыню, жизнь развивалась, в основном, в морях. Но и на суше, во влажных местах размножаются бактерии и одноклеточные водоросли. Для этой эры характерно образование крупнейших залежей железных руд, образованных за счет деятельности бактерий.

ЭДИАКАРИЙ (ВЕНД)

Первые фауны многоклеточных

Протерозойская эра. В эту эру образуются все отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Помимо вымерших представителей фауны, появляются беспозвоночные – предки современных таксонов.

Палеозой.

КЕМБРИЙ Начинается Палеозой: так называемый Кембрийский взрыв (появление огромного разнообразия ископаемых останков – практически всех современных крупных таксонов). Скелетная революция.

появление многих типов беспозвоночных появление хордовых (в том числе позвоночных)

Тип Arthropoda П/тип Trilobita

Ранний-средний кембрий

Vertebrata incertae sedis Позвонки Жаберные дуги Haikouichthys – древнейшее позвоночное. Ранний кембрий. Китай.

Ордовик

• Господство морских беспозвоночных, особенно головоногих моллюсков и артропод

• Появление экзоскелета у позвоночных

Cилур

Появление рыб (панцирные, костные, хрящевые) Колонизация суши: членистоногие, растения

Ранний девон Rhynie Chert Rhynia

Девон

Распространение растений (споровых) и артропод на суше Появляются тетраподы, насекомые (бескрылые)

Расцвет рыб

Рыбы и амфибии

Палеозойская эра, девон Наиболее интересны для нас среди костистых рыб двоякодышащие и кистеперые, которые имели наряду с жабрами легкие. Теплая вода и обилие растительности пресных водоемов служили предпосылками для развития дополнительных органов дыхания, глоточные карманы двоякодышащих и кистеперых постепенно превращаются в легкие.

Переход от Sarcopterygia к Tetrapoda Panderichthys Tiktaalik

Acanthostega Ichthyostega

Карбон

Появление голосеменных Появление амниот (диапсиды, зверообразные) Огромные массы растительности, вероятно, привели к повышению содержания кислорода в атмосфере и снижению содержания углерода: - гигантизму насекомых при максимальной концентрации кислорода - биогенному похолоданиюв конце Карбона из-за снижения парникового эффекта и к массовому вымиранию Отложение углей

Около 10 миллионов лет назад (миоцен) Индия присоединяется 0 к Азии – образуются Гималаи. Дрейф континентов продолжаетс Cenozoic ica mer Eurasia th. A Nor 65. 5 South Africa India В конце Мезозоя – начале Кайноз America Antarctica Madagascar Au s tra lia продолжается расхождение континентов Laurasia Во второй половине Мезозоя Millions of years ago 135 Пангея разделяется (Лавразия, Mesozoic Gon dwa na Гондвана) В конце Палеозоя континенты сливаются 251 Pa ng a ea в единый суперконтинент Пангею. Paleozoic

Пермь

• Доминирование зверообразных • Появление архозавров • Образование Пангеи • Самый жаркий климат в истории живого • Пермское вымирание

Pelycosauria Deinocephalia

Палеозой: • Начало – Кембрийский взрыв - 540 млн лет назад, конец – Пермское вымирание - 250 млн лет назад • Выход жизни на сушу: растения (Риниофиты), членистоногие, позвоночные. • Ранний Палеозой – доминируют морские беспозвоночные (Кембрий, Ордовик, Силур) • Эволюция наземных растений- хвощи, плауны, папоротники, наконец - голосеменные. Огромные массы растительности того времени превратились в каменный уголь (Карбон). Возможно – биогенное снижение содержания углерода и повышения содержания кислорода в атмосфере (похолодание из-за снижения парникового эффекта и гигантизм насекомых при максимальной концентрации кислорода ). • Появление и эволюция рыб, появление челюстей, затем парных конечностей; появление тетрапод. • К концу Палеозоя вся суша сливается в суперконтинент - Пангею.

Мезозой

Эра голосеменных растений и динозавров

ТРИАС

• Распространение рептилий, в том числе динозавров - начало доминирования архозавров, появление динозавров, птерозавров, крокодилов, черепах, ихтиозавров • Распространение голосеменных растений • Появление бесхвостых амфибий • Появление млекопитающих

ЮРА

• Царство динозавров и хвойных • Появление птиц • Появление хвостатых и безногих амфибий • Ранняя эволюция млекопитающих

МЕЛ

• Появление покрытосеменных (цветковых) растений • Появление однопроходных, сумчатых плацентарных, веерохвостых (настоящих) птиц, змей • Меловое вымирание (конец эпохи динозавров)

Мезозой • Эра максимального разнообразия рептилий, «эпоха динозавров» • Появление и расцвет покрытосеменных. • Разделение Пангеи – разделение «территорий эволюции» различных групп • Появление птиц и млекопитающих

Кайнозой

Палеоген

• Распространение покрытосеменных растений • Расцвет и радиация млекопитающих, птиц, насекомых-опылителей • Появление большинства отрядов млекопитающих

Неоген

• Формирование современного облика биосферы

ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ (Плейстоцен и Голоцен)

• Появление людей