Принцип естественного отбора.

Все организмы размножаются в геометрической прогрессии, но выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.

Изменчивость является неотъемлемым свойством живого.

Нельзя обнаружить в природе два абсолютно тождественных организма. При обычных условиях различия не оказывают заметного влияния на развитие организма, но в неблагоприятных условиях мельчайшее изменение может стать определяющим в вопросе выживаемости организма.

Ч. Дарвин выделяет два типа изменчивости: 1) индивидуальный, или неопределенный, который передается по наследству, 2) определенный, или групповой тип изменчивости, которому подвержены организмы под воздействием окружающей среды.

В дальнейшем неопределенные изменения стали называть мутациями, а определенные – модификациями.

Этот принцип раскрывает внутреннее противоречие в развитии живой природы. Борьба за существование характеризует различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества против неблагоприятных условий внешней среды до конкуренции в добывании пищи, лидерстве в группе и т.п. Борьба различается на внутривидовую и межвидовую.

Этот принцип объясняет, почему из громадного числа появившегося потомства выживает лишь небольшое количество особей. Именно для объяснения этого феномена Ч. Дарвин выдвинул гипотезу о существовании особого механизма отбора, который избирательно уничтожает не приспособившихся к окружающей среде, оставляя наиболее сильных.

Естественный отбор, по мысли Дарвина, является механизмом, который отбрасывает дурные и сохраняет хорошие изменения. Естественный отбор работает над усовершенствованием органического существа.

Эти представления о наследственности оказались самым слабым звеном в теории Дарвина, т.к. не объясняли, каким образом случайные полезные изменения могут являться основой эволюции, передаваясь и усиливаясь при наследственной передаче. Ведь было установлено, что в результате скрещивания полезные признаки переходят к потомству в ослабленном виде, а затем могут и вовсе исчезнуть.

Пытаясь выйти из этого противоречия, Ч. Дарвин все более сходил на точку зрения Ламарка о влиянии внешней среды на ход эволюции.

В дальнейшем были выявлены и многие другие недостатки теории Дарвина. Новые достижения науки показали необходимость доработки этой теории.

Современная теория органической эволюции внесла некоторые изменения в теорию эволюции Чарльза Дарвина. Во-первых, была выделена элементарная структура начала эволюции. Такой структурой считается популяция, а не отдельная особь. Во-вторых, элементарным явлением эволюции в этой теории считается изменение генотипа популяции. В-третьих, были выделены основные и не основные факторы, движущие силы эволюции.

Так, к основным факторам, выделенным Ч. Дарвиным – наследственности, изменчивости, естественному отбору, были добавлены и многие другие. Да и основные факторы Ч. Дарвина понимаются несколько иначе.

Первый основной фактор эволюции составляют различные формы мутаций, т.е. изменения наследственных свойств организмов, возникающие естественным путем или вызываемые искусственными средствами. Мутации возникают случайно, но случайное изменение становится необходимым, если помогает организму выжить в борьбе за существование.

Мутации – главные поставщики эволюционного материала. Но они являются случайными изменениями, подчиняющимися вероятностным законам и в силу этого не могут быть основой направленного процесса эволюции.

Вторым основным фактором эволюции являются популяционные волны, или "волны жизни", определяющие количественные флуктуации (отклонения) от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения. Было установлено, что наиболее благоприятной средой для эволюционных процессов является популяция средних размеров;

Третьим основным фактором эволюции является обособленность группы организмов. Обособленность группы организмов необходима, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами, передавать и получать от них генетическую информацию.

Тем не менее все вышеперечисленные факторы не объясняют механизма эволюции и его движущие силы. Движущей силой эволюции следует признать естественный отбор, который выступает в форме единства и борьбы внутри популяции, что ведет сначала к формированию разновидностей одного вида, а потом и к созданию нового вида.

Современная теория эволюции выделяет некоторые типы механизмов естественного отбора:

стабилизирующий отбор, устраняющий отклонения от некоторой средней нормы. В этом случае новых видов не возникает;

ведущий (движущий) отбор, который подхватывает малейшие изменения, способствующие улучшению приспособленности живых систем;

дезруптивный отбор, при котором, в случае резкого изменения условий существования, группа особей среднего типа, попадая в неблагоприятные условия, погибает;

балансированный отбор, при котором происходит смена адаптированных, или приспособленных форм;

отбор с повышенной изменчивостью, когда выживают популяции, обладающие наибольшим многообразием.

Перечисленные типы редко встречаются в чистом виде. В живой природе в основном действуют их сложные сочетания.

Изменения и дополнения эволюционной теории Ч. Дарвина привели к созданию современной теории эволюции, которая в свою очередь была дополнена и уточнена. В итоге возникла новая синтетическая теория эволюции, представляющая собой синтез эволюционных идей Ч. Дарвина и результаты новейших биологических исследований в области наследственности и изменчивости.

Синтетическая теория эволюции исходит из того, что:

элементарной единицей эволюции является популяция;

при исследовании живых организмов следует разграничивать макроэволюцию и микроэволюцию.

Термины “макроэволюция” и “микроэволюция” были введены русским генетиком Ю.А. Филипченко в 1927 г., а затем уточнены другим русским генетиком Н.В. Тимофеевым-Ресовским.

Микроэволюция – это эволюционные изменения, произошедшие за длительный период времени, результатом которых явилось возникновение надвидовых форм организации живого. Изменения в рамках микроэволюции доступны наблюдению, тогда как изменения в рамках макроэволюции, в силу их большой протяженности во времени могут быть только реконструированы задним числом.

К настоящему времени сформулировано несколько правил макроэволюции крупных групп организмов:

эволюция не всегда идет от простого к сложному;

исчезновение целых групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, более приспособленных;

у каждой группы организмов есть определенный средний темп эволюции;

чем значительнее изменения в организмах высшего порядка, тем настоятельнее адаптации к условиям среды организмов низшего порядка;

крупная группа организмов, выше уровня вида, возникает как результат приобретения в ходе эволюции качественно новых особенностей, дающих преимущество в борьбе за существование.

Подводя итог рассмотрению теорий эволюции, отметим, что эволюционная теория Дарвина явилась не только большим шагом в развитии биологии как науки, но она внесла значительный вклад в общее понимание законов развития живых систем. Она дала научное объяснение явлениям целесообразности развития живой природы, а также дала возможность выяснить соотношение случайности и необходимости в этом развитии, показав относительный характер целесообразности. То, что в одних условиях является целесообразным, в других становится вредным.

Необходимо заметить, что теория Дарвина так и не ответила на вопрос: что можно считать прогрессом в органическом мире.

Многообразие организмов.

Живой мир нашей планеты бесконечно разнообразен и включает огромное число видов организмов.

В действительности, как считают специалисты, на Земле сегодня обитает вдвое больше видов, чем известно науке. Ежегодно в научных публикациях описываются сотни и тысячи новых видов.

Человек всегда был окружен множеством разных живых существ. Более того, он был и остается существенно зависимым от организмов, дающих ему пищу, необходимое сырье и материалы, лечебные средства. Но многие виды опасны и вредны для человека – это хищники, ядовитые организмы, паразиты – возбудители заболеваний домашних животных и людей, вредители сельскохозяйственных культур. Поэтому с ранних этапов существования человеку требовалось познавать живые организмы, их специфические свойства, признаки, образ существования. А главное, прежде всего научиться различать виды и уметь ориентироваться в их многообразии.

В процессе познания многочисленных предметов (объектов, явлений), сравнивая их свойства и признаки, люди производят классификацию. Затем сходные (подобные, похожие) объекты объединяются в группы. Разграничение групп базируется на различиях между изучаемыми предметами. Таким образом строится система, охватывающая все изученные объекты (например, минералы, химические элементы или организмы) и устанавливающая отношения между ними.

Систематика как самостоятельная биологическая дисциплина занимается проблемами классификации организмов и построением системы живой природы.

Попытки классифицировать организмы предпринимались еще в античные времена. Долгое время в науке существовала система, разработанная Аристотелем (IV в. до н. э.). Он подразделял все известные организмы на два царства – растения и животные, используя в качестве отличительных признаков неподвижность и нечувствительность первых по сравнению со вторыми. Кроме того, Аристотель разделял всех животных на две группы: «животные с кровью» и «животные без крови», что в целом соответствует современному делению на позвоночных и беспозвоночных. Далее он выделял ряд более мелких группировок, руководствуясь разными отличительными признаками.

Конечно, с позиций современной науки система Аристотеля кажется несовершенной, но необходимо учитывать уровень фактических знаний того времени. В его работе описывается всего лишь 454 вида животных, да и возможности методов исследований были весьма ограниченными.

На протяжении почти двух тысячелетий накапливался описательный материал в ботанике и зоологии, который обеспечил развитие систематики в XVII–XVIII вв., что нашло свое завершение в оригинальной системе организмов К. Линнея (1707–1778), получившей широкое признание. Опираясь на опыт предшественников и новые факты, обнаруженные им самим, Линней заложил основы современной систематики. Его книга, изданная под названием «Система природы», была опубликована в 1735 г.

За основную единицу классификации Линней принял вид; он ввел в научный обиход такие понятия, как «род», «семейство», «отряд» и «класс»; сохранил разделение организмов на царства растений и животных. Предложил введение бинарной номенклатуры (которая используется в биологии до сих пор), т. е. присвоение каждому виду латинского названия, состоящего из двух слов. Первое – существительное – название рода, объединяющего группу близких видов. Второе слово – обычно прилагательное – название собственно вида. Например, виды «лютик едкий» и «лютик ползучий»; «карась золотой» и «карась серебряный».

Позднее, в начале XIX в., Ж. Кювье ввел в систему понятие «тип» как высшую единицу классификации животных (в ботанике – «отдел»).

Особое значение для формирования современной систематики имело появление эволюционного учения Ч. Дарвина (1859 г.). Научные системы живых организмов, созданные в додарвиновский период, были искусственными. Они объединяли организмы в группы по сходным внешним признакам достаточно формально, не придавая значения их родственным связям. Идеи Ч. Дарвина снабдили науку методом построения естественной системы живого мира. Это означает, что та должна базироваться на каких-то сущностных, основополагающих свойствах классифицируемых объектов – организмов.

Попробуем в качестве аналогии построить «естественную систему» таких объектов, как книги, на примере личной библиотеки. При желании мы можем расставить книги на полках шкафов, группируя их либо по формату, либо по цвету корешков. Но в этих случаях будет создана «искусственная система», так как «объекты» (книги) классифицируются по второстепенным, «несушностным», свойствам. «Естественной» же «системой» будет библиотека, где книги сгруппированы в соответствии с их содержанием. В этом шкафу у нас научная литература: на одной полке книги по физике, на другой – по химии и т. д. В другом шкафу – художественная: проза, поэзия, фольклор. Таким образом, мы осушествили классификацию имеюшихся книг по главному свойству, сушностному качеству – их содержанию. Имея теперь «естественную систему», мы легко ориентируемся во множестве разнообразных «объектов», ее образуюших. А приобретя новую книгу, легко найдем ей место в конкретном шкафу и на соответствуюшей полке, т. е. в «системе».

Основа организации и устойчивости биосферы.

Термин "биосфера" был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы — живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) — сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы - сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни - биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем — коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу.

Таким образом

1. Устойчивость биосферы в целом, ее способность эволюционировать определяется тем, что она представляет собой систему относительно независимых биоценозов. Взаимосвязь между ними ограничивается связями посредством неживых компонентов биосферы: газов, атмосферы, минеральных солей, воды и т.д.

2. Биосфера представляет собой иерархически построенное единство, включающее следующие уровни жизни: особь, популяция, биоценоз, биогеоценоз. Каждый из этих уровней обладает относительной независимостью, и только это обеспечивает возможность эволюции всей большой макросистемы.

3. Многообразие форм жизни, относительная устойчивость биосферы как среды обитания и жизни отдельных видов создают предпосылки для морфологического процесса, важным элементом которого является совершенствование реакций поведения, связанных с прогрессивным развитием нервной системы. Сохранились лишь те виды организмов, которые в ходе борьбы за существование стали оставлять потомство, несмотря на внутренние перестройки биосферы и изменчивость космических и геологических факторов.

Основные положения синтетической теории эволюции

Синтетическая теория эволюции — современный дарвинизм — возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма. Термин «синтетическая» идет от названия книги известного английского эволюциониста Дж. Хаксли «Эволюция: современный синтез» (1942). В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад многие ученые.

Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можно выразить следующим образом:

Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.

Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.

Наименьшей единицей эволюции является популяция.

Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.

Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций.

Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллелями («поток генов»),

Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции. Иными словами, для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.

Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети-ческое происхождение.

Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.

Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее синтетическая теория эволюции (или неодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином.

12.человек физиология, здоровье, эмоции и творчество.

Физиология человека как наука о жизнедеятельности здорового организма человека и функциях его составных частей: клеток, тканей, органов и систем — зародилась в XVIII столетии. Основоположником физиологии как самостоятельной отрасли знаний является английский ученый Уильям Гарвей, описавший большой и малый круги кровообращения в 1628 г. Физиология человека базируется на функционировании основных систем организма людей, таких как кровеносная, лимфатическая, пищеварительная, нервная, дыхательная и др.
Организм и окружающая среда — это единая система, так как между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией (рис. 17.1). Энергия необходима организму для поддержания всех его жизненно важных функций. Она выделяется за счет окисления сложных органических соединений, т. е. белков, жиров и углеводов. Резервирование энергии происходит в основном в виде макроэргических связей АТФ (адезонитрифос-форной кислоты).
АТФ — это универсальный источник энергии в организме человека. Высвобождение энергии происходит за счет гидролиза

АТФ, связанного с разрывом химической связи концевой фосфатной группы. Часть этой энергии выделяется в виде теплоты, необходимой для теплорегуляции. Так, при сокращении мышц около 80% энергии теряется в виде тепла и только 20% превращается в механическую работу.
Процессы обмена веществ, происходящие на клеточном и тканевом уровнях в организме человека, называют метаболизмом, который состоит из двух противоположных процессов: анаболизма и катаболизма. Анаболизм — это процесс биосинтеза органических веществ. Они обеспечивают рост, развитие организма, обновление его структур и накопление структурной энергии. Катаболизм — это процесс расщепления или окисления сложных молекул до простых веществ с выделением энергии и резервированием ее в виде АТФ. Эти процессы обеспечивают в организме белковый, углеводный и жировой обмены.
В состав внутренней среды организма входят кровь, лимфа и тканевая жидкость. Она обладает динамическим постоянством констант — гомеостазом, являющимся условием независимого существования организма человека.
Функциями кровеносной системы являются следующие:

поддержание гомеостаза;

транспортная (перенос газов, питательных веществ, продуктов их метаболизма);

терморегуляторная;

защитная (участие в иммунных реакциях);

экскреторная (выделительная) и др.

Основная функция органов дыхания — обеспечение тканей организма человека кислородом и освобождение их от углекислого газа. Внутриклеточное дыхание обеспечивает освобождение энергии, необходимой для поддержания процессов жизнедеятельности. Образующийся при этом углекислый газ (С02) переносится кровью к легким и удаляется с выдыхаемым воздухом. Дыхание происходит непрерывно и автоматически благодаря нервным импульсам, поступающим из дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге. Несмотря на автоматизм дыхательного цикла, его работа контролируется корой больших полушарий. Взрослый человек в нормальном состоянии за один дыхательный цикл вдыхает и выдыхает в среднем около 500 см3 воздуха, а при дополнительном (после нормального вдоха) максимальном вдохе можно вдохнуть еще 1500-3000 см3 воздуха. Жизненная емкость легких равна суммарной величине дыхательного и дополнительного объемов вдоха и выхода (3-5 литров).
Пищеварительная система человека осуществляет механическую и химическую переработку пищи для всасывания питательных веществ через стенки пищеварительного тракта и поступление их в кровь и лимфу. В пищеварительном аппарате происходят сложные физико-химические превращения пищи: от формирования пищевого комка в ротовой полости до всасывания и удаления непереваренных ее остатков. Эти процессы осуществляются в результате двигательной, всасывающей и секреторной функций системы органов пищеварения. Все пищеварительные функции регулируются нервным и гуморальным путем. Нервные центры, регулирующие функции пищеварения, находятся в разных отделах головного мозга (продолговатый мозг, гипоталамус и кора головного мозга), а гормоны большей частью образуются в самом желудочно-кишечном тракте.
К выделительным органам относятся почки, кожа, потовые, сальные железы, легкие.

Наряду с нервной регуляцией функций в организме человека существует гуморальная (гормональная) регуляция с помощью биологически активных веществ — гормонов. Нервная и гуморальная регуляции функций в организме взаимосвязаны. Гормоны в организме человека влияют на следующие процессы:

обмен веществ и энергии;

рост и развитие;

размножение;

адаптация.

Гормоны — это биологически активные вещества, вырабатываемые специальными железами внутренней секреции, не имеющими специальных протоков. Они поступают прямо в кровь и регулируют функции органов — мишеней. Все железы внутренней секреции делятся на центральные и периферические. К центральным железам относятся гипофиз и эпифиз. Гипоталамус как структура промежуточного мозга также выделяет вещества, обладающие гормональной активностью. Периферическими железами являются щитовидная, половые, поджелудочная, надпочечники и тимус.
Нервная система обеспечивает взаимодействие организма с внешней средой и регулирует работу всех органов и систем организма. Она подразделяется на соматическую и вегетативную, а они, в свою очередь, на центральную и периферическую. Центральная нервная система состоит из спинного и головного мозга. Структурно-функциональной единицей нервной системы является нервная клетка — нейрон. Соматическая нервная система обеспечивает чувствительную и двигательную функции, а вегетативная — ин-нервирует все внутренние органы и железы, обеспечивая регуляцию питания, дыхания, выделения, размножения.
Особый раздел физиологии занимается изучением материальных основ психической деятельности человека. Он появился благодаря работам И. М. Сеченова и И. П. Павлова, создавших учение о безусловных и условных рефлексах как двух различных формах поведения человека. Безусловные рефлексы — видовые, генетически закрепленные, стереотипные формы поведения человека. Они возникают сразу, не нуждаются в выработке (например, врожденные пищевые и оборонительные рефлексы). Условные рефлексы — индивидуально приобретенные в процессе жизни и обучения приспособительные реакции, возникающие на основе образования временной связи между условным раздражителем и безусловно-рефлекторным актом. Данный раздел науки изучает такие сложные проявления психики человека, как сознание, внимание, память, эмоции, мышление и др. Это высшие психические функции.
Сознание — это высшая форма отражения мозгом человека окружающего мира, передаваемая другим людям в форме слов и символов. Особенностью психических функций человека является наличие речи или 2-й сигнальной системы. Это особые условные рефлексы, вырабатываемые на слово (1-я сигнальная система — это конкретные образцы окружающего мира). Слово—это обобщающий сигнал, заменяющий конкретный предмет, явления. Поэтому И. П. Павлов слово обозначил как "сигнал сигналов" или 2-я сигнальная система. У человека благодаря 2-й сигнальной системе формируется абстрактно-логическое мышление. Речь — это исторически сложившаяся форма общения людей с помощью символов и знаков.
Благодаря высшей нервной деятельности (ВНД) у человека функционируют внимание, память, мышление. Внимание — это сосредоточенность, избирательная, познавательная направленность процессов, нацеленная на определенный объект, значимый в данный момент. Память — это способность мозга запоминать, хранить и воспроизводить полученную информацию. Мышление — это сложнейший вид мозговой деятельности человека в процессе приспособления к новым условиям и решения новых жизненных задач.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 60; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!