авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ...»

-- [ Страница 4 ] --

Впервые концепция развития (в особенности органического) была сформулирована древнегреческими философами. А.Ф. Лосев подчер кивает, что именно в философии Аристотеля появляется диалектиче ский результат живого развития жизни. Дальнейшая философская разработка этой идеи во многом зависела от решения целого ряда естественно-научных проблем, которое, в свою очередь, требовало эффективной методологической основы.

Такая диалектическая взаимосвязь методологии и результатов конкретных наук – принципиальное качество научного познания. Ис тория становления эволюционного учения подтверждает, какую важ ную роль в этом процессе играют философские взгляды естествоис пытателей.

Так, в свое время широкое распространение в биологии получила аристотелевская идея градации органического мира, завершением ко торой явилась натурфилософская концепция «лестницы существ». Её сторонники представляли живую природу в виде восходящей «лест ницы», ступеньками которой выступают отдельные формы органиче ского мира, располагающиеся в порядке повышения их сложности.

Эти взгляды получили дальнейшее воплощение в принципе не прерывности Г.В. Лейбница и его учении о всеобщей связи сущего. Г.

Лейбниц приходит к выводу о родстве всех живых существ и о их единстве с неорганической природой. Это была идея «вездесущия»

жизни.

Воззрения швейцарского философа и естествоиспытателя Ш.

Бонне (1720-1793) испытали влияние Г. Лейбница. По мнению Ш.

Бонне, органический мир в целом можно сравнить с организмом, в ко тором все элементы связаны между собой настолько тесно, что невоз можно допустить отсутствие какого-либо из них. Хотя «лестница су ществ» у Ш. Бонне, в которую он включал также и сверхъестествен ные существа – ангелов и т. п., не согласовалась с искусственной классификацией К. Линнея, она была далека от того, чтобы рассмат ривать внешнее сходство видов как результат единства их историче ского происхождения. Концепция Ш. Бонне в своей основе не содер жала идеи развития, так как основывалась на преформистских пред ставлениях, согласно которым эволюция – это развертывание вечно существующих зародышей, исключающее новообразования. Взгляды Ш. Бонне оказали сильное влияние на формирование естественно научных представлений французских материалистов.

Так, в произведениях французского энциклопедиста Ж.Б. Робине (1735-1820) «лестница существ» получает в основе своей материали стическое объяснение.

Полагая материю одушевленной, Ж. Робине всем телам природы приписывал функции живого. В основе материи лежит, по его мнению, живая молекула, наделённая внутренней ак тивностью. Единство жизни Ж. Робине объяснял с помощью закона непрерывности, якобы действующего в «лестнице существ». Фран цузский материалист Ж.О. Ламеттри (1709-1751) высказал идею о возникновении живых форм из органических зародышей под влияни ем внешней среды. Единство растительного и животного царства он рассматривал в сходстве составляющих их элементов. Ж. Ламеттри в какой-то степени подходил к идее эволюции, но делал это с крайне механистических позиций, полагая, что различия между животным, растительным миром и человеком – чисто количественного порядка.

Более развернутый характер эволюционные идеи приобрели в учении Д. Дидро (1713-1784), который прямо ставил вопрос о каче ственной изменчивости органического мира. Предвосхищая некото рые положения эволюционного учения, Д. Дидро считал, что человек как биологический вид имеет свою историю становления, равно как и другие живые существа.

Важную роль в разработке идеи развития и становления эволю ционного учения сыграли труды выдающегося французского есте ствоиспытателя XVIII в. Ж.Л. Бюффона (1707-1788), автора знамени той многотомной «естественной истории». Ж. Бюффон резко крити ковал классификацию К. Линнея, построенную на идее неизменности видов. Он выступил против абсолютизации разрывов между видами и исходил из представления о постепенности переходов от одного вида к другому. В своей критике искусственной системы К. Линнея Ж.

Бюффон впал в крайность. Он вообще стал отрицать возможность ка кой бы то ни было классификации, полагая, что виды – не реально существующие в природе единицы, а искусственные надуманные ка тегории.

Одним из первых философов, сделавших попытку применить со временное ему естествознание для объяснения строения и развития мира, был И. Кант. Неоднократные его ссылки на сочинения Ж.

Бюффона, Ш. Бонне позволяют сделать вывод, что И. Кант был зна ком с новейшей литературой по вопросам познания жизни. Значи тельное влияние на него оказали труды Г. Лейбница и Г.Э. Лессинга.

Признание эволюции живого и растительного мира явилось для Канта логическим завершением его космогонической гипотезы. Идея разви тия рассматривалась им как всеобщий принцип, применимый к позна нию всех явлений, имеющих место на Земле. Фактический научный материал, которым располагала в то время биология, не мог дать И.

Канту убедительных доказательств в правильности его концепции.

Тем не менее выводы, к которым он пришел, рассматривая живую природу, способствовали проникновению идеи эволюции в умы био логов. И. Кант предугадал сущность материалистического объяснения природы наследственного материала, совершенно верно подметив не зависимость его от внешних причин.

Во времена И. Канта господствовала идея неизменности и посто янства видов. Несомненно, знакомый с имеющимися точками зрения на эту проблему, И. Кант не мог без должного обоснования говорить о возникновении новых видов. В то же время он не мог отрицать и тех изменений в органическом мире, которые нельзя было не заметить, изучая историю природы. Следствием этого явилась постановка И.

Кантом вопроса о видоизменении и создании новых видов. Он высту пает против идеи о неизменности видов, против неизменности чело века. Не принимая механистического толкования встречающихся в живой природе многочисленных фактов самого разнообразного соче тания признаков, он считал, что случай или всеобщие механические законы не в состоянии породить такие сочетания.

Возможность доказательства общности происхождения «велико го множества» видов живых организмов, населяющих Землю, И. Кант видел в создании естественной истории как самостоятельной науки.

Высказываясь в защиту исторического подхода, И. Кант горячо вы ступал против идеи множеств локальных актов творения.

В этот же период немецкий естествоиспытатель К.Ф. Вольф (1734-1794) опубликовал свою диссертацию «История зарождения», в которой опроверг учение о преформации и научно обосновал теорию эпигенеза.

Смелую попытку распространить идеи развития на человеческую историю предпринял ученик И. Канта И.Г. Гердер. В его теории орга нических сил идея развития приобретает всеобщий характер. Из обла сти поэзии, языка, мышления И. Гердер переносит её на всю природу.

В труде «О переселении душ» он излагает взгляды на развитие жи вотного мира, которые затем в его основном труде «Идеи к филосо фии истории человечества» выражаются в форме всеобщего закона природы.

Большой вклад в развитие эволюционных представлений внесли Эр. Дарвин, К.Ф. Кильмейер, и в особенности французский натура лист Ж.Б. Ламарк (1744-1829).

В 1809 г. Ж. Ламарк опубликовал «Философию зоологии», кото рая содержала его основные возражения против метафизической идеи вечности и неизменности видов. Впервые в истории науки в этом тру де была последовательно изложена идея о постепенном развитии всех организмов из простейших форм жизни, сделана первая попытка объ яснить это развитие действием естественных сил, влияющих на орга низацию растений и животных. Согласно Ж. Ламарку, развитие орга нического мира осуществляется путём естественной «градации», как постепенный переход от простейших форм биологической организа ции к усложняющимся и совершенствующимся. Движущей силой та кого развития выступает «постоянное стремление природы» к услож нению строения организмов. Это первый принцип эволюции. Здесь не учитывается влияние условий существования. Наоборот, в постоян ной, неизменной среде градация должна обнаруживаться в чистом ви де. Но в реальной природе не существует таких условий. Поэтому ор ганизмы под действием самых разнообразных факторов вынуждены изменять свои привычки, это влечёт за собой изменение строения, нарушающее правильность «градации». Это – второй принцип исто рического развития организмов. В дальнейшем в аргументах ламарки стов он занял главное место.

Идеей эволюции Ж. Ламарк нанес ощутимый удар телеологии (учение о наличии в природе, обществе объективных, внечеловече ских целей). Некоторые противоречия, присущие ламаркизму, послу жили впоследствии поводом для дискредитации со стороны антиэво люционистов самой идеи эволюции. Они также явились одной из при чин того, что многие материалистически мыслящие естествоиспыта тели не приняли идей Ж. Ламарка.

Особенно ожесточенные нападки на теорию Ж. Ламарка были предприняты французским биологом Ж. Кювье (1769-1832), играв шим исключительную роль в науке первой половины XIX века. Ис следования Ж. Кювье способствовали внедрению сравнительного ме тода в анатомию и палеонтологию. Широкое распространение полу чили сформулированные им принципы приспособленности организма к условиям среды и взаимозависимости отдельных частей и органов внутри организма. В его работах креационизм приобрёл свою наибо лее завершенную форму. Защищая идею неизменности видов, внутри которых возможны лишь отдельные изменения в рамках индивиду альных развитий, Ж. Кювье отстаивает телеологические принципы, сущность которых сводится к следующему: всякое «организованное существо» образует целое, представляющее единую замкнутую си стему, взаимодействие и соответствие частей которой подчинено од ной конечной цели.

Против воззрений Ж. Кювье резко выступил Э.Ж. Сент-Илер.

Выражая несогласие с положением о четырех типах животных, вы двинутым Ж. Кювье, Э. Сент-Илер развил идею о единстве плана строения животных. Эта идея не удержалась в науке. Но её обоснова ние привело к концепции трансформации живых форм, то есть укре пило идею развития органической природы. Вместе с тем, хотя Э.

Сент-Илер отбросил телеологические положения, содержащиеся в концепции эволюции Ж. Ламарка, он придал ей более механистиче ский характер.

Разработка эволюционной идеи была продолжена И.В. Гёте, рус ским учёным И.Е. Дядьковским (1784-1841) и особенно К.Ф. Рулье (1814-1858), которые подчеркивали определяющую роль внешних условий в существовании живых организмов. Наряду с развитием эволюционного учения в этом направлении шёл процесс разработки идей, придававших первостепенное, а иногда и решающее значение внутренним факторам. Существенную роль здесь сыграл К. Бэр. Ему принадлежит заслуга установления связи между онтогенезом и фило генезом, подтверждавшей идею исторического единства органических форм.

Накопленный длительным развитием биологической науки фак тический и теоретический материал требовал своего объяснения в рамках общей концепции, диалектически отражающей противоречи вые процессы развития в живой природе. Такое объяснение было дано Ч. Дарвином, который вскрыл и объяснил источники и движущие си лы этой эволюции. В основе теории эволюции им были положены следующие материальные факторы: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Его учение о естественном отборе стало клю чевым в решении многих проблем эволюции органического мира. В 1859 г. был выпущен главный труд всей жизни Ч. Дарвина «Проис хождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благо приятствуемых пород в борьбе за жизнь». Первое издание книги в ко личестве 1250 экземпляров было распродано за один день. С тех пор вышли тысячи экземпляров труда Ч. Дарвина.

2. Основные факторы и движущие силы эволюции по Дарвину Ч. Дарвин, перенося идеи Мальтуса на живые организмы, пришёл к выводу, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида остается относительно стабильным.

Это означает, что в природе постоянно идёт борьба за существование, в результате которой накапливаются признаки, полезные для орга низма и вида в целом, образуются новые виды и разновидности.

Остальные организмы в неблагоприятных условиях среды гибнут.

По Дарвину борьба за существование бывает:

- межвидовой, где успех одного – это неуспех другого;

- внутривидовой, наиболее острой, поскольку у особей одного вида одинаковые потребности;

- борьбой с неблагоприятными условиями внешней среды.

В борьбе за существование выживают наиболее конкурентоспо собные особи. В природе происходят процессы избирательного уни чтожения одних особей и преимущественного размножения других – естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных ор ганизмов.

Искусственный отбор является причиной породо- и сортообразо вания.

В природе нет совершенно одинаковых организмов. Всё много образие живого является результатом превращения организмов под влиянием внешней среды, то есть процесса изменчивости.

Поскольку жизненные ресурсы всегда ограниченные, самая оже сточенная борьба за существование происходит между наиболее сходными особями. Между различающимися в пределах одного вида особями конкуренция слабая, поскольку меньше сходных потребно стей. Несхожие особи имеют преимущество в выживании и оставле нии потомства, поэтому их различия становятся все более выражен ными, а промежуточные сходные между собой особи вымирают.

Из одного вида образуется несколько новых видов, в результате явления расхождения признаков, которое Ч. Дарвин назвал диверген цией.

Нарастающая дивергенция ранее сходных форм способствует по степенному увеличению многообразия живого путём превращения внутривидовых форм в самостоятельные виды.

Ч. Дарвин различал два вида изменчивости:

1. Индивидуальную, неопределённую изменчивость, которой подвержены группы организмов под воздействием определённого фактора внешней среды. Позднее в биологии неопределённую измен чивость стали называть мутацией.

2. Групповую, или определённую изменчивость, которой под вержены группы организмов под воздействием определённого факто ра внешней среды. Позднее её назвали модификацией.

Всё многообразие живой природы есть результат взаимодействия трёх взаимосвязанных факторов: естественного отбора, наследствен ности и изменчивости.

Основные эволюционные принципы:

- в любом данном виде живых организмов наблюдается изменчи вость особей, которые его составляют;

- одни изменения являются результатом приспособления к окру жающей среде, другие унаследованы от родительских особей;

- рождается обычно значительно большее количество особей, чем доживает до размножения, поскольку многие гибнут на начальной стадии жизни. Выживают лишь те организмы, которые получили в наследство полезный в данных условиях признак.

Целесообразность строения живых организмов, как результат естественного отбора, носит относительный характер, так как любые приспособления оказываются полезными только в конкретных усло виях существования.

Слабое место в дарвинизме – представления о наследственности.

Альфред Рассел Уоллес (тоже читал Мальтуса), много путеше ствовал, пришёл к тем же выводам, что и Дарвин. В 1858 г. он на страницах послал Дарвину свои мысли, и его это ободрило, и они в июне 1859 г. выступили с докладами о своих идеях на заседании Лин неевского общества в Лондоне. В ноябре 1859 г. Ч. Дарвин опублико вал «Происхождение видов путём естественного отбора», по своему влиянию она уступала только Библии.

Теория эволюции, сформулированная Ч. Дарвином, обросла множеством неверных представлений. Поэтому:

- Ч. Дарвин не пытался объяснить возникновение жизни на Зем ле;

его интересовало, каким образом из существующих видов могут возникать новые виды;

- естественный отбор – это не просто негативная, разрушающая сила;

он может быть механизмом, с помощью которого в популяцию вносятся позитивные новшества. В процессе популяризации идеи «борьбы за существование» распространились неудачные выражения, такие как «выживание наиболее приспособленных» и «устранение неприспособленных», введённые Г. Спенсером (философ);

- упрощённая, слишком прямолинейная трактовка прессой кон цепции «о происхождении человека от обезьяны» болезненно задева ла чувства верующих и мирских слоёв общества.

- явное противоречие между описанием в Книге Бытия сотворе ния Вселенной за шесть дней и концепцией постепенного формирова ния всё новых видов.

3. Недарвиновские теории развития живой природы Дарвинизм изначально критиковали за то, что из него выпадал ряд вопросов:

- причины сохранения в историческом развитии системного раз вития организмов;

- о механизмах включения в эволюционный процесс онтогенети ческих перестроек;

- о неравномерности темпов эволюции;

- о крупномасштабных событиях в эпохе биотических кризисов и т. д.

Антидарвиновское учение:

- неоламаркизм, основывался на признании адекватной изменчи вости, возникающий под непосредственным или косвенным влиянием факторов среды и обеспечивающий прямое приспособление организ ма к ним, а также на идее наследования приобретённых таким образом признаков и на отрицании сознательной роли естественного отбора.

Это направление состояло из:

- механоламаркизма, - психоламаркизма, - ортоламаркизма.

К 30-м гг. XX в. это направление угасло.

(Т.Д. Лысенко считал, что наследственность – свойство всего орга низма).

Первые генетики противопоставляли себя дарвинизму, поэтому возник кризис. Устойчивость генов толковалась как неизменность – развивался антиэволюционизм. Мутационная изменчивость отож дествлялась с эволюционными преобразованиями, чем исключался естественный отбор в качестве главной причины эволюции.

Л.С. Берг (1922) создал теорию номогенеза. Эволюция есть за программированный процесс реализации внутренних неотъемлемых от живого закономерностей. Организму присуща внутренняя сила не известной природы, действующая целенаправленно, независимо от внешней среды, в сторону усложнения организации.

В 1970-80-е гг. японские генетики М. Кимура, Т. Отта создали теорию нейтральных мутаций. Изменения в функциях белоксинтези рующего аппарата являются результатом случайных, нейтральных по своим эволюционным последствиям мутаций. Это нейтралистская концепция.

Есть ещё теория пунктуализма, утверждающая, что процесс эво люции идёт путём редких и быстрых скачков, а 99 % времени своего существования вид пребывает в стабильном состоянии (стазисе).

4. Наиболее важные из эволюционных учений 1. Теория прерывистого равновесия (Н. Элдредис, С. Гулд). В процессе видообразования выделяются фазы продолжительного за стоя, чередующиеся с быстрыми скачкообразными периодами формо образования. Сама по себе идея неравномерности темпов эволюции не нова, ещё Дарвин её высказал.

2. Теория ортогенеза – изменение организмов в заданном направ лении, вынуждаемое некой внутренней силой.

3. Теория наследования приобретенных признаков – процесс, в котором изменения, возникающие у отдельных организмов, становят ся наследуемыми и ведут к постоянным изменениям у их потомков.

4. Теория сальтационизма – внезапное возникновение новых ви дов в результате крупных мутаций. Концепция имеет антидарвинов скую направленность (А. Зюсс – 1860-70 гг. и Келликер). Весь план будущего развития жизни возник ещё в момент её появления, а все эволюционные события происходят в результате скачкообразных из менений сальтаций эмбриогенеза.

Таковой выступает теория самоорганизации (синергетика), т. е.

универсальный эволюционизм.

В основе теории самоорганизации, или универсального эволюци онизма, лежит дарвиновская триада: изменчивость, наследственность, отбор. Вскрывается конкретное содержание изменчивости, наслед ственности, отбора, т. е. их общее свойство, особое место здесь при надлежит механизмам бифуркационного типа, которые качественно (катастрофически) меняют характер эволюционного процесса. Проис ходит непрерывное усложнение организационных форм материально го мира и рост их разнообразия.

Центральная проблема – редукционизм, т. е. сведение законов к более простым или установление связей между ними. Законы, опреде ляющие принципы отбора, действующие в живом веществе и обще стве, не противоречат законам неживого мира, законам физики и хи мии. Ничто живое не может их переступить. Но что они определяют – это не совсем так. Законы, управляющие эволюцией живого вещества и общественным поведением, могут быть не выводимы из «простей ших» законов физики.

5. Становление и развитие генетики.

Молекулярная биология Биология первой половины XX в. основывалась на тех достиже ниях, которые были сделаны в этой науке во второй половине XIX в.:

создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие работы К. Бернара в области физиологии, важнейшие исследования Л.

Пастера, Ф. Коха, И. Мечникова в области микробиологии и иммуно логии, работы И.М. Сеченова, И.П. Павлова в области высшей нерв ной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, не полу чившие известности до начала XX в.

XX в. явился продолжением не менее интенсивного прогресса в биологии. В 1900 г. голландским учёным-биологом Х. де Фризом (1848-1935), немецким учёным-ботаником К.Э. Кокренсом (1864 1933) и австрийским учёным Э. Чермок-Зейзенеггом (1871-1962) неза висимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установлен ные Г. Менделем.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый ещё Г.

Менделем;

опыты по изучению закономерностей наследования по томками свойств и признаков родителей были значительно расшире ны. Было принято понятие «ген», введённое датским ученым Виль гельмом Иогансоном (1857-1927) в 1909 г., и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определённого признака.

Утвердилось понятие хромосомы, как структурного ряда клетки, содержащего ДНК – высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков.

Развитию генетики способствовали в большей мере исследования американского биолога Томаса Ханта Моргана (1866-1945). Он сфор мулировал хромосомную теорию наследственности. Большинство растительных и животных организмов являются диплоидными, т. е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом, однотипных хромосом от женского и мужского организмов. Хромо сомная теория наследственности сделала более понятными явления расщепления в наследовании признаков.

Важным событием в развитии генетики стало открытие мутаций – внезапно возникающих изменений в наследственной системе орга низмов, которые могут привести к устойчивому изменению свойств гибридов, передаваемых и далее по наследству. Своим возникновение мутации обязаны либо случайным в развитии организма событиям (естественные или спонтанные мутации), либо искусственно вызыва емым воздействиям (индуцированные). Все виды живых организмов (растительных и животных) способны мутировать, т. е. давать мута ции. Это явление – внезапное возникновение новых, передающихся по наследству свойств – известно в биологии давно. Однако системати ческое изучение мутаций было начато голландским ученым Хуго де Фризом, установившим и сам термин «мутации».

Было обнаружено, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут быть вызваны воздействием некоторых химических веществ. Микро биолог Георгий Адамович Надсон (1867-1940) обнаружил в 1925 г.

влияние радиоизлучения на наследственную изменчивость у грибов.

Американский учёный Берман Джозеф Меллер (1890-1967), работав ший в 1933-37 гг. в СССР, установил в 1927 г. в опытах с дрозофила ми сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем было понято, что не только рентгеновское, но и любое ионизирован ное облучение вызывает мутации.

Достижения генетики (и биологии в целом) оказались столь зна чительными, что было бы удивительно, если бы они никак не повлия ли на дарвиновскую теорию эволюции. Развитие биологии и входя щей в неё составной частью генетики, во-первых, ещё более укрепило дарвиновскую теорию эволюции живой природы и, во-вторых, дало более глубокое толкование понятиям изменчивости и наследственно сти, а следовательно, всему процессу эволюции живого мира.

Наиболее поразительные достижения биологии уже в первой по ловине XX в. были связаны с изучением процессов, происходящих на молекулярном уровне. У. Астбери ввёл в науку термин «молекулярная биология» и провёл основополагающие исследования белков и ДНК.

Хотя в 40-е гг. XX в. почти повсеместно господствовало мнение, что гены представляют собой особый тип белковых молекул, в 1944 г. О.

Эвери, К. Маклеод, М. Маккарти установили, что генетические функ ции в клетке выполняет не белок, а ДНК. Дальнейшие исследования показали, что ген является определённой частью ДНК и носителем только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК – но ситель всей наследственной информации организма. Установление генетической роли нуклеиновых кислот имело решающее значение для дальнейшего развития молекулярной биологии, причём было по казано, что эта роль принадлежит не только ДНК, но и РНК.

Расшифровку молекулы ДНК произвели в 1953 г. Ф. Крик (Ан глия) и Д. Уотсон (США). Им удалось построить модель молекулы ДНК, напоминающую двойную спираль.

Несмотря на молодость молекулярной биологии, успехи, достиг нутые ей в этой области, ошеломляющие. За сравнительно короткий срок были установлены природа гена и основные принципы его орга низации, воспроизведения и функционирования. Выявлены и иссле дованы механизмы и главные пути образования белка в клетке. Была определена первичная структура многих транспортных РНК. Уста новлены основные принципы организации разных субклеточных ча стиц многих вирусов и разгаданы пути их биогенеза в клетке. Все эти успехи выдвинули биологию в ряды лидеров естествознания XX в.

6. Синтетическая теория эволюции Современный эволюционизм значительно отличается от дарви низма в его начальном виде.

К положениям Дарвина: изменчивость, наследственность, есте ственный отбор сейчас добавлены мутационные процессы, популяци онные волны численности, изоляция. Да и дарвиновские факторы по нимаются по-новому.

Элементарной структурой, с которой начинается эволюция, ныне принято считать популяцию, а не отдельную особь или вид. В каче стве элементарного проявления процесса эволюции в современной теории рассматривается устойчивое изменение генотипа популяции.

Синтетическая теория эволюции – это синтез дарвиновской кон цепции естественного отбора с генетикой и экологией.

Название «генетика» предложил английский ученый У. Бетсон (1906).

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем – наследственность и изменчивость, или способность организмов пере давать свои признаки из поколения в поколение, а также приобретать новые качества. Наследственность создает непрерывную преемствен ность признаков и особенностей развития в потомстве. Изменчивость обеспечивает материал для естественного отбора, создавая множество комбинаций существовавших прежде и новых признаков живых орга низмов. Признаки и свойства организма, которые передаются по наследству, фиксируются в генах.

Ген – участок молекулы ДНК (или хромосомы), определяющий возможность развития одного элементарного признака или синтез од ной белковой молекулы.

Датским генетиком В. Иогансеном введён ряд терминов и опре делений:

- совокупность всех признаков организма называется фенотипом (греч. phaino – являю, typos – тип);

- совокупность всех генов одного организма называется геноти пом (греч. genos – рождение, typos – тип);

аллель (греч. allelan – вза имно) – одно из возможных структурных состояний гена.

Основу формальной генетики составляют законы наследственно сти, установленные австрийцем Г. Менделем при проведении серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха. Он выявил коли чественные отношения наследственности признаков.

Первый закон Менделя:

скрещивание двух организмов называется гибридизацией, потом ство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называется гибридным, а отдельная особь – гибридом. При скрещива нии двух организмов, относящихся к разным чистым линиям, т. е. го мозиготных (в их генотипах есть два одинаковых аллельных гена, т. е.

абсолютно идентичных по последовательности нуклеотидов), и отли чающихся друг от друга одной парой альтернативных признаков, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным, и будет нести признак одного из родителей. Выбор этого признака зависит от того, какой из генов является доминантным, а какой – рецессивным.

Второй закон Менделя:

при скрещивании двух потомков первого поколения между со бой, во втором поколении наблюдается расщепление в определённом числовом отношении.

Третий закон Менделя:

если скрещиваются две гомозиготные особи, отличающиеся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и со ответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. Этот закон действует не во всех случаях.

Г. Морган выявил закономерности наследования признаков, гены которых находятся в одной хромосоме, – они наследуются совместно.

Это называется сцеплением генов (или законом Моргана), который заметил, что у любого организма признаков много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться много генов. Он открыл закономерность наследования таких генов.

Раскрытие генетических закономерностей на молекулярном уровне началось в 30-е гг. XX в. с открытия роли ДНК в передаче наследственной информации.

Основная функция генов состоит в кодировании синтеза белков.

Так зародилась молекулярная генетика.

С генетическими закономерностями наследственности тесно свя заны генетические механизмы изменчивости, являющиеся основой для естественного отбора и эволюции организмов.

Изменчивость отражает взаимосвязь организма с внешней сре дой, и её понимают как способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Различают наследственную, или модифи кационную, изменчивость, и передающуюся по наследству, или гене тическую изменчивость. Изменчивость даёт возможность приспосо биться к условиям среды, в которых находится отдельный организм.

Крупным достижением современной генетики стало открытие способности генов к изменению и перестройке т. е. мутация (лат. mu tation – изменение).

Мутация возникает вследствие изменения структуры хромосом или генов и является единственным источником генетического внут ривидового разнообразия. Причиной мутации служат мутагены – все возможные химические и физические воздействия. Постоянный мута ционный процесс ведёт к возникновению различных вариантов генов, составляющих резерв наследственной изменчивости. Мутации оказы ваются вредными, поскольку вносят нарушения в тонко сбалансиро ванную систему биохимических превращений.

Большая часть мутаций оказывается рецессивной и у потомства не проявляется, а обладатели вредных доминантных мутаций, сразу проявляющихся в гетеро- и гомозиготных организмах, обычно поги бают на самых ранних этапах жизни, поскольку оказываются нежиз неспособными.

Однако в новой обстановке при некоторых изменениях условий внешней среды определенные ранее как вредные рецессивные мута ции, составляющие резерв наследственной изменчивости, могут ока заться полезными. Носители таких мутаций получают преимущество в процессе естественного отбора.

Мутации являются главным поставщиком эволюционного мате риала. Тем не менее они относятся к случайным изменениям и подчи няются вероятностным или статистическим законам. Поэтому они не могут служить определяющим фактором эволюционного процесса.

Кроме естественного или искусственного отбора не существует дру гого средства регулирования наследственной изменчивости. Только случайные изменения, оказавшиеся полезными в определённых усло виях окружающей среды, отбираются в природе или искусственно че ловеком для дальнейшей эволюции.

Соединение дарвинизма с генетикой началось в 20-е гг. XX в., и стала появляться синтетическая теория эволюции с созданной в г. С.С. Четвериковым популяционной генетикой. Отбору подверга ются не отдельные признаки и отдельные особи, а генотип всей попу ляции. Отбор генотипов популяции, ведущий к закреплению полез ных изменений, осуществляется через фенотипические признаки от дельных особей. Позднее к созданию новой теории подключились около 50 учёных из 8 стран, и их коллективными усилиями была со здана синтетическая теория эволюции (СТЭ).

Структурно СТЭ состоит из теории микро- и макроэволюции.

Оба термина были введены в 1927 г. Ю.А. Филипченко для разграни чения масштабов двух типов эволюционных преобразований.

Теория микроэволюции изучает необратимые преобразования ге нетико-экологической структуры популяции, которые могут привести к формированию нового вида. Поскольку реально вид существует в форме популяции, именно популяция и является элементарной едини цей эволюции.

Теория макроэволюции изучает основные направления и законо мерности развития жизни на Земле в целом, включая возникновение жизни и происхождение человека как биологического вида на протя жении длительного исторического периода.

Макро- и микроэволюции происходят под воздействием измене ний в окружающей среде.

Синтетическая теория эволюции включает такие основные поло жения:

- естественный отбор, как следствие конкурентных отношений борьбы за существование, является главным движущим фактором эволюции. Факторами видообразования являются также мутационные процессы, дрейфы генов и различные формы изоляции;

- новые формы могут образовываться через крупные наслед ственные изменения (сальтации), а их жизненность определяется от бором. Сама же эволюция протекает постепенно, через отбор мелких случайных мутаций;

- исходным материалом для эволюции являются мутации различ ного типа, а сами эволюционные изменения случайны и ненаправле ны. Сложившаяся исходная организация популяции и последователь ное изменение условий среды ограничивают и направляют наслед ственные изменения в сторону неограниченного прогресса;

- макроэволюция осуществляется через процессы микроэволюции и не имеет каких-либо особых механизмов возникновения новых форм жизни. Существенный вклад в первоначальное истолкование положения об элементарных явлениях и факторах эволюции в 1938 г.

внес Н. В. Тимофеев-Ресовский. По его мнению:

- популяция есть элементарная эволюционная структура;

- элементарные эволюционные факторы – это мутационный про цесс, «волны жизни», изоляция, естественный отбор;

- изменение генотипического состава популяции есть элементар ное эволюционное явление;

- генофонд популяции составляет элементарный эволюционный материал (термин «генофонд», «совокупность генов популяции», ввел А.С. Серебровский. 1938 г.).

Синтетическая теория эволюции определяет популяцию как со вокупность особей данного вида, занимающих территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Наследственные из менения популяций в результате спонтанных мутаций, представляю щих собой гетерогенную смесь различных генотипов, считаются эле ментарным эволюционным явлением. Изменения эти тем отчетливее, чем более интенсивно и длительно воздействие вызывающих их фак торов. Результатом является изменение генофонда популяции.

Мутация сама по себе не способна направлять эволюционный процесс. Для этого необходим другой фактор – популяционные вол ны, или «волны жизни», т. е. количественные колебания в численно сти популяции под воздействием различных причин (сезонной перио дики, климатических, природно-катастрафических и пр.).

Изоляция является третьим элементарным эволюционным факто ром. Она закрепляет возникшие случайно или под действием отбора особенности в наборах и численности генотипов в разных частях по пуляции. Изоляция может привести к возникновению независимых генофондов двух популяций.

Четвёртый элементарный эволюционный фактор – естественный отбор.

Есть 3 формы естественного отбора:

1. Движущий отбор – возникают новые генотипы с селективными свойствами.

2. Стабилизирующий отбор – охраняет устойчивый фенотип.

3. Диспрутивный отбор – внутри популяции возникают различа ющиеся формы.

7. Современные представления об эволюции Теория эволюции, предложенная Дарвином и Уоллесом, была расширена и разработана в свете современных данных генетики, па леонтологии, молекулярной биологии, экологии, этологии и получила название – неодарвинизма. Это теория органической эволюции путём естественного отбора признаков, детерминированных генетически.

А это значит, что нужно признавать:

- факт изменения форм жизни во времени (эволюция в прошлом);

- выявить механизм, производящий эволюционные изменения (естественный отбор генов);

- продемонстрировать эволюцию, происходящую в настоящее время («эволюция в действии»).

Доказательства эволюции:

- ископаемые остатки организмов (палеонтология), - механизм наследования, - результаты искусственного отбора, - результаты генной инженерии, - создание новых сортов, моноклональных тел.

Но удачные лабораторные опыты еще не говорят о том, что так было, но могло быть.

1. Палеонтология.

Ископаемые останки дают подтверждение прогрессивному воз растанию сложности организмов и отвергают идею неизменности ви дов. В самых древних породах встречаются простые организмы не многих видов, а в молодых породах более разнообразные и их больше.

Некоторые виды появляются и исчезают (вымирают).

Географические области и климат изменялись. Но есть в палеон тологической летописи и разрывы.

Некоторые виды могли появиться и развиться довольно быстро.

2. Географическое распространение.

Все организмы в большей или меньшей степени приспособлены к своей среде. Если абиотические и биотические факторы, имеющиеся в определённом местообитании, могут обеспечить существование како го-то вида в одной географической области, то логично было бы ожи дать, что этот вид будет обнаружен в аналогичном местообитании и в другой сходной географической области. Однако на самом деле это не так. Распространение растений и животных на земном шаре носит прерывистый характер. Это нередко обусловлено экологическими факторами, однако, данные об успешной колонизации новых место обитаний растениями и животными, интродуцированными в них че ловеком, позволяют думать, что в этом участвуют наряду с экологиче ской адаптацией и какие-то иные факторы. Рациональное объяснение прерывистого распространения организмов исходит из того факта, что некоторые виды возникают в какой-то данной области, а затем рассе ляются из неё. Степень расселения зависит от того, насколько успеш но может обосноваться данный организм в новых местах, от эффек тивности механизма его расселения и от наличия или отсутствия есте ственных преград, таких как океаны, горные хребты и пустыни.

Наиболее приспособлены для распространения через сушу и моря, по видимому, споры и семена, переносимые ветром и летающими насе комыми.

Теорию дрейфа континентов, основанную на тектонике лито сферных плит (Снайдер 1858), в конце XIX в. развили Тейлор (США), Вегенер (Германия). В карбоне Лавразия и Гондвана были единым ма териком – Пангеей (греч. «вся Земля»), который «плавал» в более плотном расплавленном внутреннем веществе Земли. Континенты раздвинулись под действием глубинных конвективных течений, направленных вверх и в стороны и тянущих за собой плиты, на кото рых плавают континенты. Эта гипотеза позволяет объяснить непре рывное перемещение массивов суши и современное распространение животных и растений.

Выводы:

- виды возникали в определённой области;

- расселялись за её пределы;

- большинство расселялось, если массивы были близко друг от друга;

- отсутствие в какой-либо области более высокоорганизованных форм указывает, что она отделилась от родины этих форм до возник новения последних.

8. Стратегия жизни Многочисленные находки учёных в виде окаменелостей, отпе чатков в мягких породах и других объективных свидетельств указы вают на то, что жизнь на Земле существует не менее 3,5 млрд. лет. На протяжении более чем 3 млрд. лет область её распространения огра ничивалась исключительно водной средой. К моменту выхода на су шу жизнь уже была представлена разнообразными формами: прокари отами, низшими и высшими растениями, простейшими и многокле точными эукариотами, включая ранних представителей позвоночных животных. За 6/7 всего времени существования жизни на Земле про изошли эволюционные преобразования, предопределяющие лицо со временного органического мира и, следовательно, появление челове ка. Знакомство с важнейшими из них помогает понять стратегию жизни.

Организмы, которые появились первыми, современная наука называет прокариотами. Это одноклеточные существа, отличающиеся простотой строения и функциями. К ним относятся бактерии и сине зелёные водоросли (цианобактерии). О простоте их организации сви детельствует имевшийся у них небольшой объём наследственной ин формации. Эти организмы господствовали на Земле более 2 млрд. лет.

С их эволюцией связано появление механизма фотосинтеза и орга низмов эукариотического типа.

Фотосинтез открыл доступ к практически неисчерпаемой кладо вой солнечной энергии, которая с помощью этого механизма запаса ется в органических веществах и затем используется в процессах жиз недеятельности. Широкое распространение фотосинтезирующих ав тотрофных организмов, прежде всего зелёных растений, привело к накоплению и образованию в атмосфере Земли кислорода. Это созда ло предпосылки для возникновения в эволюции механизма дыхания, который отличается от бескислородных (анаэробных) механизмов энергообеспечения жизненных процессов гораздо большей эффектив ностью (примерно в 18 раз).

Эукариоты появились среди обитателей планеты около 1,5 млрд.

лет назад. Отличаясь от прокариот более сложной организацией, они используют в своей жизнедеятельности большой объём наследствен ной информации. ДНК в клетке млекопитающего в 1000 раз превос ходит ДНК бактерии.

Первоначально эукариоты имели одноклеточное строение. Дои сторические одноклеточные эукариоты послужили основой для воз никновения в процессе эволюции организмов, имеющих многокле точное строение тела. Они появились на Земле около 600 млн. лет назад и дали широкое разнообразие живых существ, расселившихся в трёх основных средах: водной, воздушной, наземной.

Многоклеточность возникла в эволюции в период, когда атмо сфера планеты, обогатившись кислородом, приобрела устойчивый окислительный характер.

Около 500 млн. лет назад среди многоклеточных появляются хордовые животные, общий план строения которых радикальным образом отличается от плана строения существ, населявших планету до их появления. В процессе эволюции именно в этой группе возни кают позвоночные животные. Среди них примерно 200-250 млн. лет назад появляются млекопитающие, характерной чертой которых ста новится особый тип заботы о потомстве – вскармливание народивше гося детёныша молоком. Эта черта соответствует новому типу отно шений между родителями и потомством, способствующему укрепле нию связи между поколениями, созданию условий для выполнения родителями воспитательной функции, передачи ими опыта.

Именно через группу млекопитающих животных, в частности через отряд приматов, прошла линия эволюции, ведущая к человеку (примерно 1,8 млн. лет назад).

И в наши дни органический мир представлен наряду с эукарио тами микроорганизмами и сине-зелеными водорослями, относящими ся к прокари отам. На фоне разнообразия многоклеточных эукариотических орга низмов имеется значительное число видов одноклеточных эукариот.

Среди организмов разного плана строения, сосуществующих в определённый исторический период времени, некоторые формы, имевшие некогда широкое распространение, представлены относи тельно небольшим количеством особей и занимают ограниченную территорию. Фактически они лишь поддерживают своё пребывание во времени, избегая, благодаря наличию у них определённых приспо соблений, вымирания в ряду поколений. Другие, напротив, увеличи вают свою численность, осваивают новые территории и экологиче ские ниши. В таких группах возникают разнообразные варианты ор ганизмов, отличающихся в той или иной мере от предковой формы и друг от друга деталями строения, физиологии, поведения, экологии.

Эволюцию можно характеризовать следующими чертами:

- возникнув в виде простейших одноклеточных форм, жизнь в своем развитии закономерно порождала существа со всё более слож ным типом организации тела, совершенными функциями, повышен ной степенью независимости от прямых влияний со стороны окру жающей среды на выживаемость;

- любые варианты живых форм, возникавшие на планете, сохра няются столь долго, сколь долго существуют геохимические, клима тические, биогеографические условия, удовлетворяющие в достаточ ной мере их жизненным запросам;

- в своем развитии отдельные группы организмов проходят ста дии подъёма и нередко спада. Стадия, достигнутая группой на данный исторический момент, определяется по тому месту, которое ей при надлежит на этот момент в органическом мире в зависимости от чис ленности и распространения.

Развитию событий или явлений во времени соответствует поня тие прогресса. С учётом описанных выше общих черт в процессе ис торического развития жизни наблюдаются три формы прогресса, ка чественно отличающиеся друг от друга. Эти формы по-разному ха рактеризуют положение соответствующей группы организмов, до стигнутое в итоге предшествующих этапов эволюции, экологические и эволюционные перспективы.

Биологическим прогрессом называют состояние, когда числен ность особей в группе от поколения к поколению растёт, расширяется ареал их расселения, нарастает количество подчинённых групп более низкого ранга – таксонов. Биологический прогресс соответствует по нятию процветания. Из ныне существующих групп к процветающим относят насекомых, млекопитающих. Период процветания у пресмы кающихся завершился около 60-70 млн. лет назад.

Морфофизиологический прогресс означает состояние, приобрета емое группой в процессе эволюции, которое даёт возможность части её представителей выжить и расселиться в среде обитания с более разнообразными и сложными условиями. Такое становится возмож ным благодаря появлению существенных изменений в строении, фи зиологии и поведении организмов, расширяющих их приспособитель ные возможности за рамки обычных для предковой группы.

Из трёх главных сред обитания наземная представляется наибо лее сложной. Соответственно выход животных на сушу в группе по звоночных был связан с рядом радикальных преобразований конеч ностей, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, процесса раз множения.

Появление среди земных обитателей человека соответствует ка чественно новому состоянию жизни. Переход к этому состоянию, хотя и был подготовлен ходом эволюционного процесса, означает смену законов, которым следует развитие человечества, с биологических на социальные. Вследствие названной смены выживание и неуклонный рост численности людей, их расселение по территории планеты, про никновение в глубины океана, недра Земли, воздушное и даже кос мическое пространство определяются результатами труда и интел лектуальной деятельности, накоплением и приумножением в ряду по колений опыта преобразующих воздействий на природную среду. Эти воздействия превращают природу в очеловеченную среду жизни лю дей.

Ряд последовательных крупных эволюционных изменений, таких как эукариотический тип организации клеток, многоклеточность, воз никновение хордовых, позвоночных и, наконец, млекопитающих жи вотных, что обусловило в итоге появление человека, составляет в ис торическом развитии жизни линию неограниченного прогресса. Об ращение к трём формам прогресса, названным выше, помогает рас крыть главные стратегические принципы эволюции жизни, от кото рых зависят её сохранение во времени и распространение по разным средам обитания:

1) эволюция по своим результатам на любом из этапов носит приспособительный характер;

2) в процессе исторического развития закономерно повышается уровень организации живых форм, что соответствует прогрессивному характеру эволюции.

Чем выше уровень морфофизиологической организации, тем большее количество энергии требуется для её поддержания. В силу этого ещё один стратегический принцип эволюции заключается в освоении новых источников и эффективных механизмов энергообес печения жизненных процессов.

Для образования высокоорганизованных форм в сравнении с низ коорганизованными в целом необходим большой объём наследствен ной информации. Закономерное увеличение объёма используемой в жизнедеятельности генетической информации также является страте гическим принципом развития жизни.

9. Эволюция живых организмов Свой «отсчёт» эволюция живых организмов ведёт с эпохи само произвольного зарождения жизни, отстоящей от нас приблизительно на 3 млрд. лет. Первые прототипы растений и животных были микро скопическими и одноклеточными существами, представлявшими од нородную живую массу. Затем, по мнению В.И. Вернадского, насту пил период, когда рост живой массы повлёк за собой её «растекание»

по земной поверхности. Процессы растекания живой массы сопро вождались, по-видимому, двумя главными тенденциями:


1) живая масса воздействовала на геохимические процессы, во влекая в биологический круговорот сушу, воду и воздух;

2) взаимодействие живых организмов способствовало усложне нию, размножению и разнообразию. По мере интенсификации жизни одноклеточные образования трансформируются в многоклеточные организмы. Их тела состоят из отдельных клеток или групп клеток различной формы и назначения. Многоклеточные колонии живых существ эволюционируют, прогрессируя, размножаясь и достигая не вероятного разнообразия земной флоры и фауны. Разнообразные ви ды многоклеточных организмов сменяют друг друга при переходе от одной эволюционной эпохи к другой. Тенденции видообразования (появления новых видов живых организмов) становятся заметными особенно тогда, когда живые организмы переходят из водной среды на сушу, распространяются в воздушной среде. Развитие биологи ческих видов от беспозвоночных к позвоночным, от земноводных к пресмыкающимся, от рептилий к многообразию видов зверей и птиц и далее, вплоть до приматов включая человекообразных и человека, такова схема эволюции эпох.

Теория эволюции занимает особое место в философских раз мышлениях на тему жизни, её зарождения и развития. Она образует научный фундамент всего комплекса дисциплин о живой природе и человеке. Эволюция подразумевает всеобщие процессы изменения живых организмов с присущими им свойствами упорядоченного и последовательного развития от простейших форм их организации и поведения к более сложным формам. Хотя задолго до Дарвина пред принимались попытки объяснить сходство структурных и функцио нальных особенностей живых организмов, только ему в работе «Про исхождение видов» удалось дать целостное научное обоснование эво люции. Дальнейшие разработки теории эволюции обогатились много численными наблюдениями и экспериментами и превратились сего дня в разветвленную систему биологических знаний. Сердцевину со временных представлений об эволюции образуют междисциплинар ные исследования: данные генетики, палеонтологии, молекулярной биологии, экологии и этнологии.

Интегральный механизм эволюционных процессов заключается в действии естественного отбора. Наблюдения показывают, что мно гим организмам не удается выжить и оставить потомство. Непре рывная конкуренция между организмами за овладение факторами внешней среды порождает борьбу за существование. Конкуренция может быть внутри одного вида (внутривидовая) и между пред ставителями разных видов (межвидовая). Биологические виды пре терпевают изменения в ходе эволюции. При этом каждое последую щее поколение наследует признаки предшествующего, представляя его определённые модификации. Современные организмы связаны со своими предками длинной цепью промежуточных модификаций или изменений. Изменения вида могут затрагивать код наследственной информации, и тогда они называются «мутациями». Мутации служат источниками новых признаков и свойств, передаваемых по наслед ству. Поэтому мутации представляют генетический материал для эволюционного процесса. Мутационные изменения генетического ма териала протекают стихийно не направленно. Одни и те же мутации могут появляться повторно, а закрепившись однажды, передаются по томкам. Наследственные признаки одних организмов по сравнению с другими могут в большей или меньшей степени способствовать их выживанию, достижению зрелости и размножению. Ошибки кодиро вания при наследовании признаков приводят как к позитивным мута циям, повышающим приспособительную активность организма, так и к негативным мутациям, снижающим его потенции к выживанию. В результате действия естественного отбора выживают и размножают ся организмы, лучше приспособленные к данной среде по своему строению, физиологии и поведению.

Естественный отбор выполняет две основные функции:

1) сохранение организмов, обладающих наибольшими возможно стями для выживания данного вида, адаптивные качества этой функ ции защищают наследственный материал от влияния негативных му таций;

2) благоприятствование формированию тех новых генов и генных комбинаций, которые повышают уровень организации и приспособля емость видов;

эта функция расширяет адаптивные возможности ви дов.

Сущность изменчивости, наследственности и эволюции теперь объясняются с помощью данных популяционной генетики. Если в классической дарвиновской теории эволюции за единицу анализа принималась особь – отдельный живой организм, то в современной теории эволюции за единицу анализа принимают популяцию.

Популяция – это группа организмов, принадлежащих к одному и тому же виду и занимающих обычно чётко ограниченную географиче скую область. Генетические или наследственные признаки организмов и обуславливают изменчивость в популяциях.

Фенотипические признаки, или фенотип, есть совокупность всех свойств организма, формирующихся в процессе взаимодействия его генетических признаков и внешней среды. Фенотипы, приспособлен ные к условиям данной среды, сохраняются естественным отбором, тогда как не адаптировавшиеся фенотипы подавляются и, в конце концов, устраняются в ходе эволюции. Естественный отбор, влияя на выживание организмов с данным фенотипом, тем самым воздействует и на их генетические признаки. Однако лишь совокупная генетическая активность популяции в целом обуславливает выживание данного ви да, а также способствует образованию новых видов.

Помимо данных популяционной генетики материалы, подтвер ждающие ход эволюции и действие естественного отбора, берутся из других источников – палеонтологии, биогеографии, биологических классификаций, селекции растений и животных, сравнительной эм бриологии и биохимии. Так, например, палеонтология изучает остан ки ископаемых организмов, хранившихся в земной коре. Данные об ископаемых организмах подтверждают факты прогрессивного возрас тания сложности организации видов. Под прогрессом в теории эво люции понимают такое направленное развитие, при котором более поздние стадии превосходят более ранние по каким-то признакам, в частности по признакам повышения организации, как развитие высо коорганизованных форм из низкоорганизованных.

Биогеографические данные указывают на то, что биологические виды формировались в определённых районах Земли и затем расселя лись за их пределами. При этом расселение большинства видов про исходило успешно тогда, когда массивы суши находились недалеко друг от друга. Растениеводство и животноводство выразительно де монстрируют, насколько отбор может изменять облик и качества от дельных видов. При селекции растений и животных человек путём из бирательного размножения и опыления создает породы животных и сорта растений с желательными признаками.

Изучение индивидуального развития живых организмов в срав нительной эмбриологии проливает свет на их происхождение и исто рические связи с другими видами, поскольку, как подчёркивал Ч.

Дарвин, «в зародыше можно видеть смутный портрет предка». Со гласно закону зародышевого сходства К. Бэра, чем более ранние ста дии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства об наруживается между организмами. Например, на ранних стадиях раз вития эмбрионы всех позвоночных фактически не отличаются друг от друга. Обобщённая формулировка биогенетического закона гласит, что индивидуальное развитие организма является кратким и быстрым повторением фаз эволюции.

Итак, если рассматривать эволюционный процесс ретроспектив но, так сказать «сверху», «от целей», то неминуемо возникает пробле ма его направленности. Во всяком случае, свойства целесообразности эволюции видов, так же как и её «телеологический» характер, служат предметом дискуссий в биологии, философии и теологии. Если же учитывать случайность происхождения генетических изменений ви дов и принимать во внимание временную перспективу их случайных мутаций, то эволюция приобретает необходимые тенденции и нена правленный характер. Гипотезы, сформулированные по этому поводу, страдают умозрительностью и существенным образом отличаются друг от друга. Одним из главных пунктов разногласий, сохраняющих ся до сих пор, остается вопрос о соотношении научного и религиозно го взглядов на историю зарождения жизни. Если для учёного истина всегда содержит элемент вероятности, возможность своего подтвер ждения или опровержения, то для верующего божественная истина абсолютна. В силу абсолютной скрытности и таинственности актов творения жизни богом они недоступны наблюдениям. Наука, напро тив, имеет дело с теми явлениями, которые поддаются наблюдению в естественных или лабораторно-экспериментальных условиях. Поэто му с помощью научных методов нельзя ни подтвердить, ни опроверг нуть религиозные или мифологические взгляды на жизнь. Можно только утверждать, что они находятся за пределами научного позна ния жизни.

10. Эволюция человека и человечества В ходе длительной эволюции живой природы на земном шаре возникло качественно новое образование – человеческое общество. И хотя человечество в процессе своего развития всё больше отделялось от природы, тем не менее в основании его жизнедеятельности всегда лежали и продолжают лежать природные факторы. Это даёт основа ние говорить о существовании единой истории природы и общества, т. е. такой истории, которая включает в себя на только социальную, но и природную составляющие.

Природные условия издавна влияли на расселение людей. Неслу чайно древние цивилизации возникали в наиболее благоприятных в природном отношении районах земного шара. И наоборот, суровые природные условия арктических районов, безводных пустынь и т. д.

препятствовали развитию общества. Даже в наши дни, когда обще ство обладает мощными производственным, техническим потенциа лом, поддержание жизнедеятельности людей в районах Крайнего Се вера сопряжено с большими трудностями. Тяжелые последствия для жизни общества могут иметь такие грозные явления природы, как землетрясения, наводнения, извержения вулканов, ураганы и т. п., ко торые могут уничтожить плоды общественного производства, вызвать гибель людей.


По мере исторического развития общества менялась и степень влияния на него природной среды.

На ранних этапах развития общества наибольшую значимость для людей имели богатства средств жизни, которые обеспечивали суще ствование наших далёких предков. В первобытном обществе в течение тысячелетий борьба за обеспечение пищей охватывала всю деятель ность человека. Когда единственным способом добычи средств к су ществованию являлись собирательство дикорастущих растений и охота на животных, жизнь людей была практически растворена в природе. В этих условиях человек одухотворял окружающую природную среду, чувствовал себя во власти сверхъестественных сил.

Такие представления препятствовали выделению человека из природы, развёртыванию его активной преобразовательной деятель ности. Первобытные обитатели лесов и гор, долин и морских побе режий главным образом приспосабливались к окружающей природ ной среде.

Однако постепенно происходило развитие орудий, позволяющих более эффективно воздействовать на эту среду. Готовые, находимые в природе предметы (камни, палки и т. п.), которыми человек поль зовался в процессе собирания диких плодов, съедобных трав и охоты на животных, начали заменяться изготовленными или каменными орудиями.

Овладение огнем и совершенствование орудий увеличило влия ние человека на естественную среду его обитания, стало наносить ей первые удары.

Появление земледелия и скотоводства привело к неолитической революции (8 тыс. лет до н. э.). Они и привели к появлению пу стынь.

Рабовладельческий период характеризуется более глубоким и в основном негативным воздействием общества на природу. Рабовладе ние истощило природные ресурсы, и великие державы пали. А наро ды, пришедшие на их место, сохранили примитивный общественный строй и менее истощённые ресурсы.

Средневековый феодализм сделал крестьянина заинтересован ным в работе на земле. Но в его распоряжении были примитивные средства предков, прикрепление к земле сохраняло природу от разо рения. Христианство объявило землю и природу божьим творением, но низшего уровня, чем человек, и даже противоположное человеку.

Но божье творение – природа – вызывала интерес к скрытым в ней тайнам. Это привело к появлению науки – естествознания.

Капитализм поднял значимость естественного богатства предме тами труда. К природе растёт утилитарное отношение, появляется установка на господство над природой. Ф. Бэкон провозгласил, что природа должна стать объектом интенсивной преобразовательной де ятельности.

11. Основные законы и формы эволюции 1) Правило прогрессирующей специализации (Ш. Делер, ( г.), согласно которому группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем развитии будет идти по пути всё более и более глубокой специализации.

2) Процесс автономизации онтогенеза (И.И. Шмальгаузен), или канализация онтогенеза (К. Уодингтон). Под ним понимается сохра нение детерминирующего значения физико-химических факторов внешней среды, ведущее к возникновению относительной устойчиво сти развития.

3) Принцип гомеостаза, сформулированный К. Уодингтоном, т. е.

принцип поддержания постоянства внутренней среды организма. Этот принцип отражает способность организма к саморегуляции.

4) Правило необратимости (Д. Долло). Эволюция есть процесс необратимый, и организм не может вернуться к прежнему состоянию, в котором уже находились его предки. Это закон тесно связан с само организацией в природе, которая необратима, поскольку природные системы переходят в состояния, характеризующиеся меньшими зна чениями энергии.

Существуют две основные элементарные формы эволюции:

- дивергенция – это разделение прежде единого вида (таксона) на две или несколько частей;

- филетическая эволюция – постепенное изменение вида и пре вращение его в другой вид. Это обязательный процесс, осуществляю щийся в ходе эволюции всего живого.

Тема 8. Учение о биосфере и ноосфере 1. Понятие биосферы Формирование представлений о природе Земли, непосредствен но окружающей человека, привело к созданию учения о биосфере. Это учение вырабатывалось трудами многих естествоиспытателей.

Термин биосфера впервые употребил Ж.Б. Ламарк;

а австрий ский ученый Э. Зюсс в последней четверти XIX в. придал ему геоло гический смысл. Под биосферой он понимал сферу обитания живых организмов, или сферу, занятую жизнью. Особый вклад в разработку учения о биосфере внёс В.И. Вернадский (1863-1945). Им была напи сана книга «Биосфера» (1926 г.). Понятие биосфера получило широ кое распространение. Биосфера – это резко обособленная размерами земная оболочка, в которой существует живое вещество. Между её косной безжизненной частью, её косными природными телами и жи выми веществами, её населяющими, идёт непрерывный материальный и энергетический обмен, материально выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. Этот обмен в ходе времени вы ражается закономерно меняющимся, непрерывно стремящимся к устойчивости равновесием. Оно пронизывает всю биосферу, и этот биогенный ток атомов в значительной степени её создает. Так неотде лимо и неразрывно биосфера на всем протяжении геологического времени связана с живым заселяющим её веществом – биосфера явля ется той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно про никает космическая энергия, космические излучения, и прежде всего солнечные излучения, поддерживающие динамическое равновесие и организованность.

Современные представления о биосфере отражают уровень по знания ближайшего окружения человечества как чрезвычайно слож ного природного образования. По мнению учёных, это понятие наиболее полно выражает глубинную сущность природы Земли в её определённом пространстве. Наиболее специфична характеристика этой природы – жизнь. Ясных представлений о верхнем и нижнем пределах биосферы пока не имеется. С помощью геофизических ракет микроорганизмы были обнаружены в пробах воздуха, взятых на высо тах от 48 до 85 км. Принято устойчивой верхней границей считать высоту 20 км над поверхностью земли. Нижний предел устойчивости жизни находится на глубинах до 4-5 км. В указанных параметрах про исходит непосредственное воздействие живого вещества на все при родные процессы. Учение о биосфере существенно отличается от су губо биологических представлений тем, что живые организмы рас сматриваются как нечто целое и единое, как живое вещество. По сво ей массе доля живого вещества в биосфере ничтожно мала, но по эф фекту – огромна. Полагают, что все атомы таблицы Менделеева в сво ей истории (геологическое время) прошли через состояние живого вещества. Именно присутствие живого вещества в биосфере заставля ет говорить об уникальности Земли не только в Солнечной системе но и во Вселенной. Точный вес и объём биосферы на сегодняшний день установить очень трудно. Однако имеющиеся научные результаты позволяют считать, что приблизительный вес биосферы составит 0,05% от веса Земли, а её объём – 0,04% от объёма Земли.

В биосфере выделяют три области: континентальную, океаниче скую и переходную.

Континентальная область занимает 149 млн. км2, в том числе сухопутная часть – 133 млн. км2 и ледовая – 16 млн. км2. Океаниче ская область составляет 333 млн. км2 (65,5%). Переходная – 28 млн.

км2 (5,5%). Биомасса Земли оценивается значением 2,43х1012 т.

Землю заселяют 2-3 млн. видов организмов около 500 000 рас тений. Поскольку класс насекомых достигает 1 млн. видов, то пере живаемое ныне время иногда называют эпохой геологического гос подства насекомых. Развитие природы приобрело принципи ально новое направление в результате возникновения общества. Само общество, формируясь на основе биосферы, становится особой частью природы и относительно ей противостоит.

Биосфера представляет собой совокупность живых организмов, растений, бактерий, существующих в трёх, различающихся по своей плотности системах неорганической природы Земли:

- литосфера (земная кора), - гидросфера (водная оболочка), - атмосфера (воздушная оболочка).

Однажды возникнув, биосфера стала проявлять особого рода эволюционную динамичность, которая не только напластовывалась на геологическую эволюцию нашей планеты, но и определяла этот про цесс. Хотя суммарный вес всех живых организмов, населяющих Зем лю, составляет всего 0,1% от веса земной коры, они оказались в со стоянии коренным образом изменить строение неорганической гео сферы. Существующая на сегодняшний день структура неорганиче ских систем – это в значительной степени продукт деятельности жи вых организмов. Многочисленные горные системы в большинстве своём сложены из пород, происхождение которых связано с деятель ностью морских организмов, продолжавшейся миллионы лет. Содер жащийся в атмосфере кислород своим происхождением обязан фото синтезу, осуществляемому в живой природе. Причём запасы кисло рода в атмосфере Земли – результат фотосинтеза не только наземных растений, но и морских водорослей, а также некоторых микроорга низмов. Фотосинтез – основной процесс, обеспечивающий существо вание жизни на Земле.

Биосфера представляет собой открытую систему, так как полу чает от Солнца необходимую для протекания всех жизненных про цессов энергию. За исключением тех микроорганизмов, которые мо гут извлекать нужную для синтеза органических веществ энергию непосредственно из неорганических веществ (например, некоторые виды бактерий, играющие важную роль в круговороте азота в приро де). Все живые существа для обеспечения синтеза органических со единений и обмена веществ должны прямо или косвенно использовать солнечную энергию, накопленную в форме химической энергии рас тениями и микроорганизмами, способными осуществлять фотосинтез.

Живые организмы, неспособные к фото- и хемосинтезу, должны пря мо или косвенно ( в зависимости от того, являются ли они обитателя ми воды или суши ) получать пищу от бактерий, водорослей или выс ших растений.

Есть следующая схема «пищевой пирамиды». На нижней ступе ни – растительноядные организмы (консументы первого порядка);

они служат пищей для первичных хищников (консументов второго поряд ка). На вершине «пищевой пирамиды», т. е. в конце пищевой цепи, находятся консументы третьего порядка, или вторичные хищники, поедающие более мелких хищников. Эта последовательность ступе ней «пищевой пирамиды» является весьма упрощённой, абстрактной схемой, поскольку многие виды животных (всеядные) могут нахо диться одновременно на различных ступенях этой пирамиды. В есте ственных условиях хищника отнюдь не интересует, является ли он консументом второго или третьего порядка. Самое главное для него – насытиться за счёт любой добычи.

Теоретический анализ потока энергии между абстрактными зве ньями пищевой цепи показывает, что пищевая цепь не может быть бес конечно длинной: согласно второму закону термодинамики, при каж дом преобразовании энергии, происходящем между двумя звеньями це пи, теряется около 9/10 общего объёма энергии. Отсюда следует, что биомасса всех травоядных организмов может составлять лишь незначи тельную часть биомассы растений. В свою очередь, биомасса плотояд ных животных – это лишь малая часть биомассы растительноядных ор ганизмов. Крупные хищники из семейства кошачьих или крупные пти цы – хищники, как в численном, так и в весовом отношении представ ляют собой самую небольшую группу животных. Они выживают лишь потому, что на сравнительно большой территории обитания являются последним звеном в довольно длинной пищевой цепи.

Учитывая системный принцип организации биосферы, а также то, что в основе её функционирования лежат круговороты веществ и энергии, современной наукой сформулированы биохимическая, тер модинамическая, биогеоценотическая, кибернетическая концепции биосферы.

Биосферой называют оболочку Земли, которая населена и ак тивно преобразуется живыми существами. Согласно В.И. Вернадско му, биосфера – это такая оболочка, в которой существует или суще ствовала в прошлом жизнь и которая подвергалась или подвергается воздействию живых организмов.

Она включает:

- живое вещество, организованное совокупностью организмов;

- биогенное вещество, которое создается организмами (уголь, нефть);

- косное вещество, образуется без живых организмов (тектониче ская деятельность);

- биокосное вещество (почвы), совместный результат жизнедея тельности организмов и абиогенных процессов.

2. Структура и функции биосферы Биосфера представляет собой многоуровневую систему, вклю чающую подсистемы различной степени сложности. Границы био сферы определяются областью распространения организмов в атмо сфере, гидросфере и литосфере.

Верхняя граница биосферы проходит примерно на высоте км. Таким образом, живые организмы расселены в тропосфере и в нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором расселения в этой среде является нарастающая с высотой интенсивность ультрафи олетовой радиации. Практически всё живое, проникающее выше озо нового слоя атмосферы, погибает. В гидросферу биосфера проникает на всю глубину Мирового океана, до 10-11 км.

В литосфере область распространения жизни во многом опре деляет уровень проникновения воды в жидком состоянии – до 7,5 км.

Атмосфера Эта оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В мень ших концентрациях она содержит углекислый газ и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и особенно биологические процессы на земной поверхности и в водной среде. Наибольшее значение для биологических процессов имеет кис лород атмосферы, используемый для дыхания организмов и минера лизации омертвевшего органического вещества;

углекислый газ, рас ходуемый при фотосинтезе, а также озон, экранирующий земную по верхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Вне атмосферы существование живых организмов невозможно. Исторически развитие атмосферы связано с геохимическими процессами, а также жизнедея тельностью организмов. Так, азот, углекислый газ, пары воды образо вались в процессе эволюции планеты благодаря вулканической дея тельности, а кислород – в результате фотосинтеза.

Гидросфера Вода является важной составной частью всех компонентов био сферы и одним из необходимых факторов существования живых ор ганизмов. Основная её часть – 95% заключена в Мировом океане, ко торый занимает примерно 70% поверхности планеты. Общий объём океанических вод составляет свыше 300 млн. км3. Около 24 млн. км воды содержится в ледниках, причем 90% этого объёма приходится на ледяной покров Атлантиды. Столько же воды содержится под Землей.

Поверхностные воды озёр составляют приблизительно 0,18 млн. км (половина солёные), а рек – 0, 002 млн. км3.

Количество воды в телах живых организмов достигает 0, млн. км3. Из газов, растворённых в воде, наибольшее значение имеют кислород и углекислый газ. Количество кислорода в океанических во дах изменяется в широких пределах в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. Концентрация углекислого газа так же варьирует, а общее количество его в океане в 60 раз превышает его содержание в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с разви тием литосферы, выделившей за геологическую историю Земли зна чительный объём водяного пара и так называемых ювенильных (под земных магматических) вод.

Литосфера Основная масса организмов, обитающих в пределах литосфе ры, сосредоточена в почвенном слое, глубина которого обычно не превышает нескольких метров. Почвы, будучи биокосным веществом, представлены минеральными веществами, образующимися при раз рушении горных пород, и органическими веществами – продуктами жизнедеятельности организмов.

3. Живые организмы (живое вещество) В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Из этого количества 93% представле но сухопутными, а 7% - водными видами животных. Суммарная био масса организмов сухопутных видов образована на 99,2% зелеными растениями (2,4·1012 т) и на 0,8% - животными и микроорганизмами (0,2·1011 т). В океане, напротив, на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов – 93,7% совокупной биомассы.

Несмотря на то, что океан покрывает немногим более 70% поверхно сти планеты, в нём содержится лишь 0,13% биомассы всех живых ве ществ, обитающих на Земле.

Растения составляют около 21% всех учтённых видов. Однако на их долю приходится более 99% биомассы, тогда как вклад живот ных в биомассу планеты (79% видов) составляет менее 1%. Среди жи вотных 96% видов приходится на долю беспозвоночных и только 4% на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%.

В качественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологи ческого прогресса.

Живое вещество по массе составляет 0,01-0,02% от косного ве щества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ. Так как субстраты и энергию, используемые в обмене ве ществ, организмы черпают из окружающей среды, они преобразуют её уже тем, что в процессе своего существования используют её ком поненты. Живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы. Оно производит гигантскую геохимическую работу, спо собствуя преобразованию других оболочек Земли в геологическом масштабе времени.

4. Биотический круговорот Главная функция биосферы – обеспечение круговоротов хими ческих элементов. Глобальный биотический круговорот осуществля ется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключа ется в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возмож но длительное существование и развитие жизни при органическом за пасе доступных химических элементов. Используя неорганические вещества, земные растения за счёт энергии Солнца создают органиче ское вещество, которое другими живыми существами разрушается, с тем, чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы рас тениями для новых органических синтезов. Биосфера представляет собой сложную экологическую систему, работающую в стационарном режиме.

5. Эволюция химических соединений на Земле Эволюцию, которую прошли химические соединения на Земле можно разделить на 4 стадии:

- неорганическую, - органическую, - биохимическую, - антропогенную.

1. Неорганическая стадия связана с химическими превращения ми без образования цепей из атомов углерода, который обладает наибольшим эволюционным потенциалом. На этой стадии образова лись наиболее простые вещества и происходили относительно не сложные процессы.

2. Органическая стадия есть химия соединений углерода. Здесь происходит резкое усложнение химизма и формируются все необхо димые предпосылки для возникновения жизни.

3. Биохимическая стадия химия живого. С возникновением жиз ни высшей и наиболее сложной формой материи становится биологи ческая.

4. Антропогенная стадия – функционирование человеческого общества.

Жизнь возникает в ходе протекания химических процессов.

С возникновением жизни большая часть химических веществ продолжает существовать по своим собственным законам вне живых организмов. При этом неживое вещество служит внешней средой, с которой живое находится в постоянной динамической связи (обмен веществ между организмом и средой).

Некоторая часть химических веществ после возникновения жи вого включается в состав живых организмов. Биохимия, или химия живого, намного сложнее химических процессов, идущих вне живого организма. Биохимические процессы являются основой жизни, они воздействуют на биологические явления, накладывая на них опреде лённые ограничения.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.