К типу хордовых относятся двусторонне-симметричные животные с внутренним скелетом , который представлен осевым стержнем – хордой . Низшие хордовые – ланцентиник, минога, миксина (подтип бесчерепные класс ланцетники (ланцетник), подтип черепные или позвоночные класс круглоротые (минога, миксина) имеют хорду в виде упругого эластичного тяжа, расположенного на спинной стороне тел от головного отдела к хвостовому. Высшие хордовые – рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие (включая человека) имеют хорду в зародышевом состоянии. С ростом и развитием этих организмов она заменяется хрящевым или костным позвоночником. Хорда или позвоночник являются опорой для прикрепления мускулатуры.
Чем интересны ланцетники, и почему стоит начать говорить о них, когда мы затрагиваем вопрос об эволюции? Строение ланцетников представляет собой как бы схему строения всех хордовых животных. Общий план их строения включает все характерные признаки этого типа:
→наличие хорды
→жаберные щели, пронизывающие глотку
→нервная система в виде нервной трубки; хорда находится между нервной трубкой и кишечником
→кровеносная система хордовых замкнутая, сердце расположено над хордой.
А теперь перейдем к преобразованиям, которые произошли в типе хордовые с течением эволюции:
1. Первые высшие хордовые. Хрящевые и костные рыбы . Предки хордовых - двусторонне-симметричные животные, похожие на кольчатых червей. Активный образ жизни первых хордовых. Происхождение от них двух групп животных: малоподвижных (в том числе предков современных ланцетников) и свободноплавающих, с хорошо развитым позвоночником, головным мозгом и органами чувств. Происхождение от древних свободноплавающих хордовых предков хрящевых и костных рыб.
2. Более высокий уровень организации костных рыб по сравнению с хрящевыми: наличие плавательного пузыря, более легкого и прочного скелета, жаберных крышек, более совершенного способа дыхания, что позволило костным рыбам широко распространиться в пресных водоемах, морях и океанах.
3. Происхождение древних земноводных . Одна из групп древних костных рыб - кистеперые. В результате наследственной изменчивости и действия естественного отбора формирование у кистеперых рыб расчлененных конечностей, приспособлений к воздушному дыханию, развитие трехкамерного сердца. Происхождение от кистеперых рыб древних земноводных.
4. Происхождение древних пресмыкающихся . Среда обитания древних земноводных - влажные места, берега водоемов. Проникновение в глубь суши их потомков - древних пресмыкающихся, у которых появились приспособления к размножению на суше, вместо слизистой железистой кожи земноводных сформировался роговой покров, предохраняющий тело от высыхания.
5. Происхождение птиц и млекопитающих . Древние пресмыкающиеся - предки древних высших позвоночных - птиц и млекопитающих. Признаки более высокой их организации: высокоразвитая нервная система и органы чувств; четырехкамерное сердце и два круга кровообращения, исключающие смешивание артериальной и венозной крови, более интенсивный обмен веществ; высокоразвитая система органов дыхания; постоянная температура тела, теплорегуляция и др. Более сложное и прогрессивное среди млекопитающих развитие приматов, от которых произошел человек.
Первопричина всех эволюционных преобразований в живом мире – это изменяющиеся условия среды. Не приспособился – вымерла особь→вид и тд. По научному – естественный отбор вследствие борьбы за существование. Здесь стоит учитывать все три вида: внутривидовую, межвидовую, борьбу с неблагоприятными условиями. Изначально средой обитания была водная, затем жизнь перемещалась на сушу. Количество особей и видов росло в первоначальной среде, да и количество ресурсов (еда) на единицу особей уменьшалось. Выход на сушу – это очень важный эволюционный шаг. Что позволило им сделать это? Преобразования в опорно-двигательной системе: скелет хрящевой→костный, мышцы сложно дифференцировались под усложненные движения. Плюс сила тяжести, плотность среды – иные чем в водной. Покровы тела: чешуя покрытая слизью, дыхание жабрами растворенным в воде кислородом (рыбы)→кожа покрыта слизью, но дыхание уже кожное + легочное, те уже и атмосферным кислородом (амфибии). На этом этапе связь с водой еще не потеряна как в плане дыхания, так и в плане размножения. Переходным звеном в эволюционных преобразованиях являются пресмыкающиеся: кожа чешуйчатая, без желез – спасает от испарения влаги тела, размножение уже не связано с водой. И полный переход в наземно-воздушную среду это птицы и млекопитающие. С тем лишь отличаем, что птицы – это специализированная ветвь для полета. Т.о. эволюция шла из водной в наземно-воздушную среду, и все системы органов преобразовывались под новые условия. Причины? Нехватка места, пищи, сильное давление своего и других видов →борьба за существование→естественный отбор→приспособленность к новой среде обитания.
Одним из важнейших этапов эволюции животного мира был переход одноклеточных простейших к колониальному образу жизни. От колониальных жгутиковых берут свое начало все многоклеточные животные.
Многоклеточные животные
От колониальных одноклеточных сначала возник тип Губки , затем тип Кишечнополостные (двухслойные многоклеточные животные, состоящие из двух слоев клеток (эктодермы и энтодермы)
Кишечнополостные
Тело кишечнополостных также состоит из двух слоев клеток. Наружный слой называется эктодерма, а внутренний - энтодерма. Между ними находится студенистое бесструктурное вещество - мезоглея.
животные.
Дальнейшая история животного мира идет по двум различным направлениям:родословное дерево разделяется на два крупных ствола – первичноротые и вторичноротые животные.
У первичноротых отверстие, ведущее в гаструлу (первичный рот), превращается в ротовое, а у вторичноротых – в анальное; ротовое отверстие у них позднее образуется заново, на противоположном конце зародыша.
Проследим дальнейшую судьбу каждого из этих направлений эволюции животного мира.
Ствол первичноротых образует ряд ветвей, с постепенным усложнением организма.
Самой низшей ветвью являются Плоские черви
У них вырабатывается двухсторонняя симметрия и впервые среди многоклеточных появляются специальные выделительные органы
Поблизости находится еще одна ветвь червей – тип Круглые черви
Кольчатые черви обладают наивысшей организацией среди червей; у них есть все системы органов, присущие высшим типам животных: трубчатый кишечник, кровеносная система, органы выделения, движения, дыхания, нервная цепочка, вторичная полость тела и появляется подразделение тела на членики
Усложнение полости тела прослеживается у различных червей
У плоских червей полость тела заполнена паренхимой. У круглых червей образуется первичная, а у кольчатых червей - вторичная полость тела.
Очень близки по своему происхождению к кольчатым червям моллюски . Зародышевое развитие у них протекает одинаково. Характерной чертой моллюсков является защитный покров в виде прикрывающей тело раковины.
Усложнение животных в процессе эволюции
Важным эволюционным изменением является усложнение нервной системы. Лестничная нервная система плоских червей сменяется брюшной нервной цепочкой у кольчатых червей и разбросанно-узловой у моллюсков.
Членистоногие,
Кольчатые черви дали начало типу Членистоногие, обладающему самой высокой организацией среди беспозвоночных животных (наружный скелет, дифференцировка мускулатуры, образование членистых конечностей, сложные ротовые части, членение тела на голову, грудь и брюшко, усложнение органов дыхания, нервной системы, органов чувств.
Классы членистоногих:вымерший ныне класс трилобитов, ракообразные, паукообразные, многоножки и насекомые.
Важно отметить, что членистоногие развивались в двух направлениях: трилобиты и ракообразные приспособлены к жизни в воде (жабродышащие), а другие – трахейнодышащие наземные животные.
Тип членистоногих
Ствол вторичноротых
Этот ствол животного царства в свою очередь разделился на две крупные ветви.
Одна из них образовала тип Иглокожие .
Вторая, более значительная ветвь вторичноротых образовала тип Хордовые .
Тип иглокожие
Это исключительно морские животные с лучевой или радиальной симметрией тела.
Для них характерно наличие известкового скелета, развивающегося в соединительном слое кожи.
Тип хордовые
Одной из наиболее примитивных ветвей хордовых является подтип Бесчерепные (ланцетник).
По строению ланцетника можно судить о далеких предках всех хордовых.
Древнейшие представители первичнохордовых дали начало не только бесчерепным, но и первичным черепным, от которых произошел тип Черепные или Позвоночные .
Сначала образовалась низшая ветвь позвоночных – Бесчелюстные позвоночные (представитель – вымершие остракодермы из силурийского периода.
Класс круглоротых
Близок к бесчелюстным современный класс Круглоротых , к которым относят миног и миксин.
Дальнейшее эволюционное развитие позвоночных связано с возникновением челюстного аппарата, который дал возможность активизировать процесс захвата пищи и значительно повысить таким путем обмен веществ и все другие жизненные процессы.
Первыми челюстноротыми явились рыбы.
В классе рыб образовались, не считая вымерших панцирных рыб, две основные ветви: хрящевые рыбы и костные рыбы
Хрящевые рыбы
К хрящевым рыбам относятся акулы, скаты и химеры
Костные рыбы
Костные рыбы отличаются разнообразием морских и пресноводных форм.
К ним принадлежат: осетровые, лучеперые, двоякодышащие и кистеперые рыбы
Кистеперые рыбы
Древние представители кистеперых дали начало первым земноводным – стагоцефаллам, которые с конца девонского периода стали осваивать сушу.
Такое направление эволюции было возможно потому, что кистеперые обладали определенным строением скелета плавников, образовавших пятипалые конечности, легочными мешками, сделавшими возможным переход к дыханию воздухом.
Класс земноводные, или амфибии
Стегоцефалы дали начало различным современным отрядам хвостатых, бесхвостых и безногих амфибий.
Класс пресмыкающиеся
От древних стегоцефалов кроме земноводных возникли также пресмыкающиеся, или рептилии , которые являются настоящими наземными позвоночными.
Отряд первоптицы, или археоптерикс
От рептилий произошли птицы и млекопитающие . Промежуточным звеном между птицами и древними рептилиями являются первоптицы (археоптериксы), жившие в юрском периоде.
Промежуточным звеном между рептилиями и млекопитающими являлись распространенные в пермском и триасовом периодах звероподобные пресмыкающиеся – звероящеры.
Класс млекопитающие: подкласс яйцекладущие
Млекопитающие в юрском и меловом периодах были представлены несколькими ветвями,в частности – первозверями или яйцекладущими.
Класс млекопитающие: подкласс сумчатые
Одна из ветвей млекопитающих дала начало низшим зверям, или сумчатым и высшим зверям, или плацентарным .
Класс млекопитающие: подкласс плацентарные или высшие звери
В течении третичного и четвертичного периодов формировались современные отряды высших зверей: насекомоядные, рукокрылые, грызуны, хищные, китообразные, копытные, приматы.
Усложнение хордовых в процессе эволюции
Отряд человек разумный
Около миллиона лет назад из высших приматов выделился человек и начался доисторический период развития человечества.
Наука, занимающаяся изучением растительного мира, носит наименование ботаники. За все время существования человечества на планете Земля, знания о растениях постепенно накапливались. Еще наши предки при сборе корений, семян, луковиц и зелени научились отличать ядовитые культуры от съедобных и лекарственных, а также стали определять участки их произрастания, особенности приготовления либо хранения. Эти и прочие знания в области ботаники крайне важны для человечества.
Ботаника для современного человечества – это наука, состоящая из множества отраслей. Она направлена на изучение каждой растительной особи в отдельности, а также на исследование их сообществ, формирующих леса, степи, луга и пр. Ботанические науки изучают подробный состав всех частей растений, классифицируют их по различным признакам, работают над возможностью применения особенно ценных культур в хозяйстве. Кроме того проводятся различные исследования по культивации растений, доселе не известных среднестатистическому человеку. Само собой, особенно актуальной проблемой для ботаники является вопрос охраны природных ресурсов, а в особенности – крайне редких видов растительности.
Исследовательская работа осуществляется с применением самых разных экспериментальных методов и технических приспособлений. Также ботаника тесно связана с прочими науками, среди которых почвоведение, лесоводство, зоология, агрономия, геология, химия, а также медицина.
Усложнение растений в процессе эволюции
Эволюция растительного мира началась еще много миллионов лет назад.
Самые первые организмы растительного типа появились на нашей планете еще в архейской аре. Они являлись одноклеточными и многоклеточными прокариотическими организмами, и относились к сине-зеленым водорослям. Такие растения проявили способность к фотосинтезу, который сопровождался выделением кислорода. Сине-зеленые водоросли обогащали атмосферу Земли кислородом, нужным для всевозможных аэробных организмов.
На этапе протозойской эры на нашей планете царили зеленые, а также красные водоросли. Такие культуры рассматривают как самые низшие растения, их тело не расчленяется на отделы и не обладает специализированными тканями.
В палеозое на Земле начали появляться высшие представители флоры, которые именуют псилофитами либо ринофитами. Такие культуры уже обладали побегами, однако у них не росли корни либо листья. Их размножение происходило при помощи спор. Такие растения располагались на поверхности земли, либо вели полуводный образ жизни.
Ближе к концу палеозоя на Земле появились моховидные и папоротникообразные растения. При этом у мхов возникли стебельки и первые листья, а у папоротников – корни.
На каменноугольном этапе на нашей планете возникли семенные папоротники, ставшие предшественниками для голосеменных растений. А в пермском периоде палеозоя как раз появились самые первые голосеменные культуры, способные размножаться семенами, не защищенными плодом.
В юрском периоде образуются первые покрытосеменные. Такие растения уже обзавелись цветками, в которых проводится опыление, оплодотворение, а затем формируется зародыш и плод. Семена у таких культур защищены околоплодниками.
Сейчас, в кайнозойской эре, на Земле царят современные покрытосеменные, а также голосеменные культуры, а большая часть высших споровых растений биологически регрессируют. Однако, процесс эволюции растений не закончен. Это бесконечный процесс.
Окружающий мир, классификация растений
За весь период существования ботаники ученые многократно пытались создать системы классификации растений, объединяя их в группы по различным общим признакам. Самые первые попытки такого рода относятся к концу восемнадцатого века, в то время человечество только начинало нащупывать естественные связи между различными живыми организмами.
Первопроходцем в этой области стал французский ботаник Адансон, который пытался распределить растения по группам, учитывая максимальное число признаков.
Один из современников Адансона Жюссьё создал свою систему классификации, в которой не подсчитывал признаки отдельных представителей флоры, а сравнивал их и взвешивал.
Более удачные попытки классифицировать растения по группам относятся к девятнадцатому веку, в это время были созданы система Брауна, а также системы Эйхлера и Декандоля. Все эти варианты имели свои недостатки, поэтому их можно рассматривать исключительно в исторической плоскости.
Современная система классификации растений объединяет растения со сходными признаками в группы, которые носят наименование видов. В том случае, если вид не имеет близких сородичей, он формирует монотипный род.
В целом, систематика растений является строгой иерархической системой, состоящей из групп разных рангов. Таким образом, семейства составляют порядки, а порядки – классы.
Сейчас ученые рассматривают четыре группы растений – зеленые водоросли, мохообразные, сосудистые споровые, а также семенные растения. Первая группа включает в себя зеленые и харовые водоросли. К мохообразным относят печеночные и антоцеротовые мхи, а также моховидные.
Сосудистые споровые представлены плауновидными, папоротникообразными и хвощевидными. Группа высших растений (семенных) включает в себя саговиковидные, гинкговидные, хвойные, а также гнетовидные культуры.
Различные растения во многом составляют окружающий нас мир, их эволюция длилась несколько миллионов лет и продолжается до сих пор, а классификация таких культур по группам позволяет ученым внимательно отслеживать постоянные эволюционные изменения.
Естественный отбор как направляющий фактор определяет пути эволюции. Русский ученый-эволюционист А.Н.Северцов установил следующие пути эволюции: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация.
Ароморфозы (от греч. airo – поднимать, повышать и morfe – форма) представляют собой крупные эволюционные изменения, которые приводят к общему подъему уровня организации. К ароморфозам ученые относят возникновение фотосинтеза, появление многоклеточных организмов, полового размножения, четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, цветка и плода у покрытосеменных растений.
Познакомимся с усложнением сердца позвоночных животных в процессе эволюции.
У рыб сердце двухкамерное. Венозная кровь поступает в предсердие, затем в желудочек, из которого идет в аорту и далее в жаберные сосуды. Здесь кровь обогащается кислородом и разносится ко всем органам тела.
У земноводных предсердие в ходе эволюции разделилось на две половины – в правой половине кровь венозная, а в левой – артериальная. В желудочек кровь поступает из обоих предсердий и смешивается. У большинства пресмыкающихся происходит дальнейшее усложнение сердца, появляется неполная перегородка в желудочке. В левой половине сердца кровь почти полностью артериальная, а в правой венозная.
У птиц и млекопитающих сформировались полные перегородки в предсердии и желудочке, поэтому артериальная кровь не смешивается с в 1000 енозной. В результате во все органы тела поступает артериальная, богатая кислородом кровь, отчего повышается интенсивность обмена веществ, освобождается больше энергии, возникает теплокровность.
Идиоадаптация (от греч. idios – своеобразный и от лат. adaptape – приспособлять) – это мелкие эволюционные изменения, благодаря которым организмы оказываются приспособленными к определенным условиям среды обитания, но при этом не происходит общего подъема уровня организации.
К идиоадаптациям относят, например, изменения клюва у птиц разных видов одного рода, связанные с типом пищи и способом ее добывания.
Другими примерами идиоадаптации служат все типы окраски у животных, обтекаемая форма тела у ряда водных животных, различные типы конечностей у насекомых и млекопитающих.
Приспособления к опылению цветков ветром и насекомыми, видоизменения листьев – примеры идиоадаптаций у растений.
* Мощное развитие тела, отдельных органов у животных можно рассматривать как частный случай идиоадаптаций Например, у вымерших саблезубых кошек длина клыков составляла 15 см, что позволяло им охотиться на крупных толстокожих млекопитающих.
Ароморфозы, идиоадаптаций, дегенерации тесно связаны между собой. Путем ароморфозов возникают крупные систематические группы. Идиоадаптаций и дегенерации определяют появление более мелких систематических групп.
Каждая крупная систематическая группа организмов возникает путем ароморфоза. Дальнейшая ее эволюция идет по пути идиоадаптаций или дегенерации. Особи крупной группы заселяют разные места обитания, у них начинают формироваться приспособления к конкретным условиям среды. В составе крупной группы возникают более мелкие систематические группы.