Naučni svijet obilježava 200 godina od rođenja Charlesa Roberta Darwina, osnivača naučne teorije evolucije organskog svijeta Zemlje. Darwinova teorija je nadaleko poznata, o njoj se naširoko raspravlja i više puta kritizirana, ali je do danas ostala “jedina istinita”.
Ipak, procesi evolucije na Zemlji i dalje kriju mnoge misterije. Na primjer, svakog sata sa lica Zemlje nestanu tri vrste životinja i četiri vrste biljaka. Ovu statistiku obično navode „zeleni“ kada je u pitanju štetan uticaj ljudi na prirodu. Ako su ovi podaci tačni, onda u roku od godinu dana biosfera naše planete postaje iscrpljena za više od 60 hiljada vrsta! Ali nije sve tako loše: nestali predstavnici flore i faune zamjenjuju se novima. Naučnici ih redovno otkrivaju u divljini. odakle dolaze?
Čudne stvari u prirodi
Bivši direktor programa UN za okruženje Klaus Toepfer tvrdi da se broj ugroženih vrsta stalno povećava od 2000. godine. Teško je reći koliko je istinit uobičajeni kliše o tri vrste životinja na sat, jer je nemoguće voditi tačnu statistiku u ovoj oblasti. Postoje podaci s blažim brojkama: ne nestaju tri vrste životinja na sat, već samo jedna na dan. Ali Klaus Toepfer uvjerava da je od kraja 16. stoljeća do 70-ih godina prošlog stoljeća naša planeta izgubila 109 vrsta ptica, 64 vrste sisara, 20 vrsta gmizavaca i tri vrste vodozemaca. Zašto tako malo? Uostalom, nije teško izračunati da je više od 140 hiljada vrsta trebalo da nestane tokom četiri veka?!, piše sunhome.ru
“Jer kada govore o padu biodiverziteta, prije svega misle na protozoe ili insekte”, objašnjava koordinator programa Svjetskog fonda za očuvanje biodiverziteta divlje životinje Vladimir Krever. “Oni čine 95 posto ukupne Zemljine biomase, ali ih jednostavno ne primjećujemo.” Inače, naučnici se još uvijek raspravljaju o tome koliko insekata ima na Zemlji – ili 1,5 miliona vrsta, ili 2,5 miliona. ogroman i zatvoren od mi smo u svetu, on ima svoje procese koji se odvijaju.Po Kreveru, reci da nestaju je pogresno, cak i spekulativno.Dešava se modifikacija,prelazak na međuoblike.Pojava hibrida moguć je ne samo kod insekata, već i kod riba, vodozemaca ili, recimo, pacova. Što se tiče kičmenjaka koji nestaju, ovaj proces se dešava brzinom od 1-2 vrste svakih nekoliko decenija, ne više.
U razgovoru sa našom dopisnicom, kandidatkinja bioloških nauka Zoja Sokolova napomenula je da sama priroda često unosi zabunu u pitanje broja vrsta: „Za naučnike je važno da uspostave sistematski stav, da pronađu mesto određene vrste u klasifikacija faune. Na primjer, postoji takva riba - golomyanka, živi samo u Bajkalskom jezeru. Imaju vrlo malo mužjaka, mali su i neodrživi. Mužjak naraste do škrga ženke i, zapravo, postaje njen dodatak organ. Pitanje je da li je to već nova vrsta ili je to i dalje ista Golomyanka? A takvih neobičnosti u prirodi ima više nego dovoljno."
Ispada da u biologiji ne postoje tačni podaci o broju vrsta. Vjeruje se da je ovo samo računovodstvo, ne baš zanimljivo i ne baš naučno. Svaki specijalista pažljivo proučava svoju grupu. Ako neko, recimo, proučava bube - pa čak i tada ne sve (ima ih više od 300 hiljada vrsta), već samo neku porodicu - onda možda ne poznaje dobro voćne mušice. I svaki entuzijasta koji krene u sistematizaciju informacija suočit će se s činjenicom da će u jednoj monografiji biti naznačeno 1035 vrsta u datoj grupi životinja, au drugoj - 988. A sve zato što autor drugog naučnog rada nije uzeo u obzir neke vrste da budu vrste!
„Sjećam se kako je jedan naš nastavnik, kada je riječ o biodiverzitetu, rekao: u ovoj učionici ima nekoliko saksija, dajte mi vremena, pa ću u njima pronaći jednu ili dvije nove vrste grinja“, kaže viši istraživač na Odsjeku za biološku evoluciju Biološkog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta Sergej Ivnicki. - Ovo karakteriše nivo poznavanja biodiverziteta u našoj neposrednoj blizini. Pošto je inventar faune daleko od potpune (a revizija vrsta je stalan proces) , nema smisla rezimirati. Ako se napravi takva baza podataka, bit će vrlo dinamična." .
Postoji Međunarodni kodeks zoološke nomenklature. On odobrava standarde po kojima se opisuje nova vrsta. Ako mislite da ste otkrili ranije nepoznatu životinju, morate objaviti u specijaliziranom časopisu, a zatim uvjeriti recenzente da vrsta nije prethodno opisana. I nije činjenica da će se stručnjaci složiti s vama. Razlike mogu biti beznačajne i nevidljive oku. Nekada se vjerovalo da obični malarični komarac predstavlja samo jedna vrsta. A onda se ispostavilo da je to bila cijela grupa. Razlike su u fazi jajeta razvoja insekata. Od tada je uključen u udžbenike.
Pa, kada su se genetičari udružili s biolozima, pokazalo se da hromozomski skup naizgled identičnih životinja može biti potpuno drugačiji. Na primjer, postoje desetine vrsta sivih voluharica, ili šumskih miševa, ali je mnoge od njih gotovo nemoguće razlikovati po vanjskim karakteristikama. Ali razlika u broju i strukturi njihovih hromozoma može biti vrlo značajna, što je jasno vidljivo pod mikroskopom. A u isto vrijeme, blisko srodne vrste se ne križaju jedna s drugom - one su u stanju razlikovati "prijatelje" i "vanzemaljce" po mirisu i nekim drugim karakteristikama. Sergej Ivnitski uspoređuje otkriće novih vrsta unutar postojećih s lutkom za gniježđenje: uklonili su poklopac - postoji još jedan, ispod njega - treći, itd.
A u kiselini je život
Uprkos odsustvu single base, tu i tamo bljesne broj zvanično registrovanih životinja i biljaka - oko 1,8 miliona vrsta. I ova lista se redovno dopunjuje - po pravilu, zbog insekata, koji, kako je rečeno, čine ogromnu većinu biomase. Ali ispostavilo se da površine planete lutaju i veće "životinje" nepoznate nauci. Poruke na ovu temu počele su se pojavljivati tek u poslednjih godina. Tako je međunarodna grupa naučnika nedavno objavila izvještaj o istraživanju dubokih antarktičkih mora sprovedenom od 2002. do 2005. godine. Više od 700 do sada nepoznatih vrsta beskičmenjaka otkriveno je u ovom kutku Svjetskog okeana. Druga ekspedicija u šumama Surinama otkrila je 24 vrste, uključujući šest riba i jednu žabu.
Godine 2006. dogodila se prava senzacija: nova vrsta sisara nije pronađena negdje u divljini Afrike, već u Evropi. Stvorenje se zvalo kiparski miš (mus cypriacus) - otkriveno je na Kipru, a studija je pokazala da ova vrsta živi na ostrvu oko 9-10 hiljada godina! Njihov kiparski "rođak" razlikovao se od ostalih vrsta miševa po većim očima, ušima i glavi.
Takođe 2006. objavljeni su rezultati istraživanja ekspedicije Svjetskog fonda za divlje životinje na ostrvu Kalimantan (Borneo). U močvarama smo uspjeli pronaći jedinstvene zmije koje mogu promijeniti boju. U središnjem dijelu otoka, gdje su ostale neprohodne šume, otkrivena je crveno-smeđa žaba na drvetu, dosad nepoznata nauci. Otkriveno je oko 30 vrsta riba, za koje se pokazalo da su najmanji kralježnjaci na svijetu. Njihova dužina ne prelazi jedan centimetar. Osim toga, močvarna voda u kojoj žive je 100 puta kiselija od obične kišnice. Odnosno, ako se prije vjerovalo da su takve vode jednostavno neprikladne za život, sada je postalo jasno: kiselo okruženje pruža ugodne uvjete za mnoge vrste životinja i biljaka koje se ne nalaze nigdje drugdje u prirodi.
Generalno, skoro 400 novih vrsta životinja otkriveno je i klasifikovano na ostrvu Borneo u proteklih 15 godina. Ovo je pravi "izgubljeni svijet" - tu su sačuvani nosorozi, slonovi, oblačni leopardi i giboni, koji su ugroženi u drugim dijelovima svijeta. Samo Nova Gvineja može da se poredi sa Borneom. Prije dvije godine na ovom ostrvu pronađeno je 20 novih vrsta žaba, četiri vrste leptira, a 2007. godine otkrivena je nova vrsta oposuma, koji se pokazao kao jedan od najmanjih tobolčara na svijetu, kao i džinovski pacov.
"Ispod haube" evolucije
Između ostalog, ljudi ne primjećuju kako se evolucija nastavlja u prirodi. Kada se kritizira darvinizam, ponekad se postavlja amatersko pitanje: zašto se majmun sada ne pretvara u čovjeka? Recite, zar to ne znači da homo sapiens nije mogao poticati od primata i da uopće nema "srodne" veze s njima? Ili da je evolucija završena? "Ne, ne znači to. Činjenica je da su se majmuni odavno udaljili od iste zajedničke grane sa čovjekom. Mi smo išli jednim putem razvoja, oni su išli drugim", odgovara Sergej Ivnicki. "Ključna stvar je bila čovjekova preci su sišli sa drveta na zemlju,ali preci majmuna su ostali.To su različita staništa.Pa savremeni majmun silazi sa drveta,a gde će?Hoće li izaći na autoput?Hoće li razvijati naftne bušotine?"
Ipak, evolucija se, prema Sergeju Ivnickom, nastavlja „odmah iza prozora“. Malo ljudi zna da su se nama tako poznati podrumski komarci namnožili u mnogim gradovima širom svijeta tek 20-30-ih godina prošlog stoljeća. Prije su ove krvopije živjele u prirodi u prljavim rezervoarima, a onda su odjednom počele da naseljavaju gradove svijeta brzinom poput lavine. Štaviše, njihova populacija je „naučila“ da postoji dugo vremena bez krvopija, čekajući pravu priliku da popiju krv. Nejasno je kako se to dogodilo. Ali postoji evolucijski skok.
Drugi primjer je vrana. U divljoj, netaknutoj prirodi, ovo je danas rijetka ptica, nije sposobna da kljucne šišarku ili da uhvati insekta. Ali vrana se prilagodila životu u gradu u kojem ima puno smeća, a zahvaljujući svojoj visokoj racionalnoj aktivnosti jednostavno čini čuda. Vrane bacaju krekere u lokve da se namakaju, a orahe stavljaju pod točkove automobila, pa čak i na tramvajske šine. A kada su siti, vole da se igraju nestašluka, plaše prolaznike ili se spuštaju sa crkvenih kupola. Ovdje je vrijeme da postavimo pitanje: da li je ova ptica evoluirala u inteligentno stvorenje?
Tokom istorije, milioni životinjskih vrsta su se promenili na Zemlji. Prosječan životni vijek jedne vrste je oko milion godina. Iako neke žive i do 60-70 miliona godina, poput celakanta - drevne ribe s perajima. Naravno, bilo bi zanimljivo razumjeti mehanizme pojave i nestajanja vrsta (da ne govorimo o umjetnom uništavanju). Sergej Ivnicki smatra da je takva analogija ovde prikladna. Da biste saznali kako automobili voze, okreću se i zaustavljaju, morate podići haubu i pogledati ispod. Najzanimljivija stvar je tu. A šta smo uspjeli otkriti “ispod haube” evolucije? Prirodna selekcija kao pokretač cjelokupnog procesa. Genske mutacije kao starter. Utvrđen je i smjer kretanja - promjene znakova.
"Prirodnu selekciju nije briga kako jedna sorta dobija prednost u odnosu na drugu", kaže Sergej Ivnitski. "U svakoj fazi, selekcija slijepo djeluje u korist onih koji ostavljaju spolno zrelije potomstvo. Ali kao rezultat toga, tok evolucije za neki razlog postaje uredan, razvija se u određenim pravcima, kao tok vode u koritu kanala. Do danas ostaje najintrigantnije pitanje: kako nasumična promjena može dovesti do izgradnje stroge strukture? Bez odgovora na ovo Pitanje, nemoguće je objasniti porijeklo života na Zemlji. Na kraju krajeva, čim je složen molekul formiran, "Mora odmah početi da se urušava. O tome svjedoči drugi zakon termodinamike - o stalnom porastu entropije , odnosno haos. Ali u slučaju evolucije, istina je suprotno: kretanje se dešava od jednostavnog ka složenom, od haosa do reda."
Naučnici polažu svoje nade u teoriju dinamike neravnotežnih sistema. Ovaj pravac fizike razvija se u posljednjih 20-25 godina, naziva se novim pogledom u nauci, a posebno u biologiji. A neki to upoređuju sa teorijom relativnosti. Ova teorija pokušava objasniti kako se pojavljuju nova neobična svojstva u složenom sistemu koji kroz njega propušta mnogo energije. To je ono što nam je potrebno da objasnimo misterije evolucije.
Čovjek je dugo bio zadivljen raznolikošću organskog svijeta. Kako je do toga došlo? Doktrina prirodne selekcije objasnila je kako se u prirodi formiraju nove vrste. Darwin je svoje ideje zasnovao na domaćim rasama. U početku su pasmine domaćih životinja bile manje raznolike nego danas. Tražeći različite ciljeve, ljudi su vršili umjetnu selekciju u različitim smjerovima. Kao rezultat rase divergirali, tj. razišli u karakteristikama među sobom i sa svojom zajedničkom rasom predaka.
Divergencija u prirodnim uslovima. Divergencija se stalno dešava u prirodi, a njena pokretačka snaga je prirodna selekcija. Što se potomci jedne vrste razlikuju jedni od drugih, lakše se šire u brojnijim i raznovrsnijim staništima i lakše se razmnožavaju. Darwin je razmišljao na ovaj način. Neka grabežljiva četveronožna životinja dosegla je granicu svoje sposobnosti postojanja na ovom području. Pretpostavimo da se fizički uslovi u zemlji nisu promijenili; može li se ovaj grabežljivac nastaviti razmnožavati? Da, ako potomci zauzmu mjesta koja zauzimaju druge životinje. A to se može dogoditi u vezi s prelaskom na drugu hranu ili u nove uslove života (na drveću, u vodi, itd.). Što su potomci ovog grabežljivca raznolikiji po svojim karakteristikama, to će se širiti.
Darwin daje primjer. Ako na jednom zemljištu posijete začinsko bilje jedne vrste, a na drugom, sličnom, bilje koje pripada nekoliko različitih vrsta ili rodova, onda će u drugom slučaju ukupna žetva biti veća.
U prirodi, na površini nešto većoj od 1 m 2 , Darwin je izbrojao 20 različitih biljnih vrsta koje pripadaju 18 rodova i 8 porodica.
Ovakve činjenice potvrđuju ispravnost stava koji je iznio Darwin: „...najveći zbir života ostvaruje se najvećom raznolikošću strukture...“ Između biljaka iste vrste, sa identičnim potrebama za tlom, vlagom, rasvjete i sl. dolazi do najžešće biološke konkurencije. Prirodna selekcija će sačuvati oblike koji se međusobno najviše razlikuju. Što su razlike između adaptivnih karakteristika oblika uočljivije, to se i sami oblici više razlikuju.
Zahvaljujući prirodnoj selekciji, proces evolucije je divergentan karakter: iz jedne početne forme nastaje čitava „lepeza“ formi, kao da su posebne grane iz jednog zajedničkog korena, ali ne dobijaju svi dalji razvoj. Pod uticajem prirodne selekcije, u beskonačno dugom nizu generacija, neki oblici se čuvaju, drugi izumiru; istovremeno sa procesom divergencije dolazi do procesa izumiranja, a oba su usko povezana jedno s drugim. Najdivergentnije forme imaju najveći potencijal za opstanak u procesu prirodne selekcije, jer se manje takmiče jedni s drugima od onih srednjih i predaka, koji se postepeno prorjeđuju i izumiru.
Raznovrsnost je korak ka formiranju vrste. Darwin je zamišljao da proces formiranja novih vrsta u prirodi počinje raščlanjivanjem vrsta na intraspecifične grupe, koje je nazvao sorte.
Zahvaljujući prirodnoj selekciji i divergenciji, sorte poprimaju sve izrazitije nasljedne karakteristike i postaju posebne, nove vrste.
Razlika između sorte i vrste je veoma velika. Sorte iste vrste se ukrštaju i daju plodno potomstvo. Vrste se u prirodnim uslovima, po pravilu, ne križaju, zbog čega dolazi do biološke izolacije vrsta.
Da bi bolje objasnio kako se proces specijacije odvija u prirodi, Darwin je predložio sljedeći dijagram (slika 11).
Dijagram prikazuje moguće evolucijske puteve 11 vrsta istog roda, označene slovima A, B, C, itd. - do L uključujući. Razmak između slova pokazuje blizinu između vrsta.
Dakle, vrste označene slovima D i E ili F i G manje su slične jedna drugoj od vrsta A i B ili K i L, itd. Horizontalne linije označavaju pojedinačne faze u evoluciji ovih vrsta, pri čemu se svaka faza konvencionalno smatra biti 1000 generacija.
Pratimo evoluciju vrste A. Hrpa isprekidanih linija iz tačke A prikazuje njene potomke. Zbog individualne varijabilnosti razlikovat će se jedni od drugih i od matične vrste A. U procesu prirodne selekcije očuvaće se korisne promjene. Istovremeno će otkriti svoje korisna akcija divergencija: karakteristike koje se međusobno najviše razlikuju (linije a 1 i m 1 snopa) će ostati, akumulirati se iz generacije u generaciju i sve više se razilaziti. S vremenom taksonomisti prepoznaju 1 i m 1 kao posebne sorte.
Pretpostavimo da su tokom prve faze - prvih hiljadu godina - dva jasno definirana varijeteta a 1 i m 1 nastala od vrste A. Pod uticajem uslova koji su izazvali promene kod roditeljske vrste A, ove sorte će se i dalje menjati. Možda će u desetoj fazi imati takve razlike između sebe i vrste A da bi ih trebalo smatrati dvije odvojene vrste: a 10 i m 10. Neke vrste će izumrijeti, a možda će samo f 10 doći do desete faze, formirajući treću vrstu. U posljednjoj fazi, uvedeno je 8 novih vrsta koje potiču od vrste A: a 14, q 14, p 14, c 14, f 14, o 14, e 14 i t 14. Vrste a 14, q 14 i p 14 bliže su jedna drugoj nego drugim vrstama i čine jedan rod, preostale vrste čine još dva roda. Evolucija vrste I teče na sličan način.
Sudbina ostalih vrsta je drugačija: od njih samo vrste E i F opstaju do desetog stupnja, vrsta E potom izumire. Posebno obratite pažnju na vrstu F 14: preživjela je do danas gotovo nepromijenjena u odnosu na roditeljsku vrstu F. To se može dogoditi ako se uvjeti okoline ne mijenjaju ili se vrlo malo mijenjaju tokom dužeg vremenskog perioda.
Darwin je naglasio da u prirodi nisu uvijek očuvane samo najdivergentnije, ekstremne sorte; srednje mogu preživjeti i roditi potomstvo. Jedna vrsta može prestići drugu u svom razvoju; Od ekstremnih varijanti, ponekad se razvije samo jedna, ali se mogu razviti tri. Sve ovisi o tome kako se razvijaju beskrajno složeni odnosi organizama jedni s drugima i sa okolinom.
Primjeri specijacije. Navedimo primjere formiranja vrsta, a mi ćemo koristiti termin podvrsta, prihvaćeno u nauci umjesto „varijeteta“.
Široko rasprostranjene vrste, kao što su mrki medvjed, planinski zec, obična lisica i obična vjeverica, nalaze se od Atlantika do Tihog oceana i imaju veliki broj podvrsta. Više od 20 vrsta ljutika raste u središnjoj zoni SSSR-a. Svi su potekli od iste vrste predaka. Njegovi potomci su zauzeli različita staništa - stepe, šume, polja - i, zahvaljujući divergenciji, postepeno se odvajali jedno od drugog, prvo na podvrste, a zatim na vrste (Sl. 12). Pogledajte druge primjere na istoj slici.
Specifikacija se nastavlja i danas. Na Kavkazu živi sojka sa crnim perjem na potiljku. Još se ne može smatrati nezavisnom vrstom; to je podvrsta obične šojke. U Americi postoji 27 podvrsta vrabaca pjevačkih. Većina njih izgleda malo drugačije jedna od druge, ali neke imaju oštre razlike. S vremenom, srednje podvrste po svojim karakteristikama mogu izumrijeti, a ekstremne će postati nezavisne mlade vrste, gubeći sposobnost međusobnog ukrštanja.
Značenje izolacije. Ogromnost područja distribucije vrste pogoduje prirodnoj selekciji i divergenciji. To se događa kada se vrsta naseli u područjima izoliranim jedno od drugog. U takvim slučajevima je prodor organizama iz jednog područja u drugi uvelike otežan, a mogućnost ukrštanja između njih je naglo smanjena ili potpuno izostaje.
Navedimo primjere. Na Kavkazu, u područjima odvojenim visokim planinama, postoje posebne podvrste leptira, guštera itd. U Bajkalskom jezeru žive mnoge vrste i rodovi trepetastih životinja. pljosnati crvi, rakovi i ribe koje nema nigdje drugdje. Ovo jezero je oko 20 miliona godina odvojeno od drugih vodenih basena planinskim lancima i samo je preko reka povezano sa Arktičkim okeanom.
U drugim slučajevima, organizmi se ne mogu ukrštati zbog biološka izolacija. Na primjer, dvije vrste vrabaca - kućni vrabac i poljski vrabac - ostaju zajedno zimi, ali se obično gnijezde na različite načine: prvi - pod krovovima kuća, drugi - u šupljinama drveća, uz rubove šume. . Vrste kosova trenutno su podijeljene u dvije grupe, koje se još uvijek ne razlikuju po izgledu. Ali jedan od njih živi u dubokim šumama, drugi ostaje u blizini ljudskog prebivališta. Ovo je početak formiranja dvije podvrste.
Konvergencija. U sličnim uslovima postojanja, životinje različitih sistematskih grupa ponekad stiču slične adaptacije na okolinu ako su izložene istom faktoru selekcije. Ovaj proces se zove konvergencija-- konvergencija znakova. Na primjer, prednji kopajući udovi krtice i krtice cvrčka su vrlo slični, iako ove životinje pripadaju različitim klasama. Kitovi i ribe jako nalikuju jedni drugima oblikom tijela, a udovi plivačkih životinja koje pripadaju različitim klasama su slični. Fiziološke karakteristike su također konvergentne. Akumulacija masti u perjadi i kitovima objašnjava se rezultatom prirodne selekcije u vodenom okruženju: smanjuje gubitak topline u tijelu.
Konvergencija unutar udaljenih sistematskih grupa (tipova, klasa) objašnjava se samo efektom sličnih uslova postojanja na tok prirodne selekcije. Na konvergenciju kod relativno blisko srodnih životinja utiče i jedinstvo njihovog porekla, što čini se da olakšava nastanak sličnih naslednih promena. Zato se češće uočava u okviru istog razreda.
Raznolikost vrsta. Darwinova doktrina evolucije organskog svijeta objašnjava raznolikost vrsta kao neizbježan rezultat prirodne selekcije i povezane divergencije karaktera.
Postepeno, u procesu evolucije, vrste su postajale sve složenije, organski svijet se podizao na sve viši nivo razvoja. Međutim, svuda u prirodi, životinje i biljke koegzistiraju istovremeno, s različitim stupnjevima složenosti u njihovoj organizaciji.
Zašto prirodna selekcija nije „podigla“ sve niskoorganizovane grupe na najviši nivo organizacije?
Prirodnom selekcijom sve grupe biljaka i životinja prilagođene su samo svojim uslovima postojanja, pa se stoga ne mogu sve uzdići na isti visok nivo organizacije. Ako ovi uvjeti nisu zahtijevali povećanje složenosti strukture, onda se njen stepen nije povećavao jer, po riječima Darwina, „pod vrlo jednostavnim životnim uvjetima, visoka organizacija ne bi pružala nikakvu uslugu“. U Indijskom okeanu, pod manje-više stalnim uvjetima, žive vrste glavonožaca (nautilusa), gotovo nepromijenjene stotinama hiljada godina. Isto vrijedi i za modernu ribu s režnjevim perajima.
Dakle, istovremena koegzistencija organizama različite strukturne složenosti objašnjava se teorijom prirodne selekcije i divergencije.
Rezultati prirodne selekcije. Prirodna selekcija ima tri usko povezane važne posledice: 1) postepeno usložnjavanje i povećanje organizacije živih bića; 2) prilagodljivost organizama uslovima sredine; 3) raznolikost vrsta.
Promjenom životnih uvjeta povećava se broj individualnih razlika između jedinki iste vrste kao rezultat prirodne selekcije i uočava se divergencija karakteristika unutar vrste. Kao rezultat toga, unutar jedne vrste formira se nekoliko grupa s različitim karakteristikama i svojstvima. Naravno, borba za egzistenciju će u većini slučajeva dovesti do postepenog izumiranja srednjih oblika i opstanka onih koji su se prilagodili promijenjenom okruženju. Na taj način se od jedne vrste predaka u istorijskom procesu formira nekoliko novih vrsta.
Prema Darwinovom učenju, nove vrste nastaju nasljeđivanjem s generacije na generaciju i postepenim nagomilavanjem manjih promjena koje su organizmi stekli tokom ontogeneze. Kao rezultat prilagođavanja organizama unutar jedne vrste na različite uvjete nastaje nekoliko novih vrsta. Na sl. 40 odražava pojavu tri nove vrste iz tipa A i dvije nove vrste iz tipa B. Kao što se može vidjeti sa slike, promjene u novoj vrsti A su zauzvrat dovele do formiranja 14 novih vrsta. U nekim slučajevima nove vrste nastaju kao rezultat postepenih promjena u matičnoj vrsti. Primjer za to je formiranje vrsta E 10, F 10 s postepenom promjenom vrsta E, F.
Kako se životni uslovi mijenjaju, mijenja se i pravac prirodne selekcije. Ako spadaju grupe jedinki iste široko rasprostranjene vrste različitim uslovima ili početi, na primjer, loviti različite plijen, tada će selekcija u tim grupama ići u različitim smjerovima. To će dovesti do stvaranja raznih adaptacija u njima. Kao rezultat, od jednog tipa do prirodna selekcija formira se nekoliko novih vrsta, odnosno odvijaće se proces specijacije. Da bi to ilustrovao, Darwin daje dijagram divergencije ili divergencije karaktera.
Na dijagramu, velika slova (A, B, C, D, itd.) ispod donje linije konvencionalno označavaju pojedinačne vrste istog roda. Paralelne linije odozdo prema gore (od I do XIV) simboliziraju smjenu generacija tokom vremena. Darwin konvencionalno prihvata da iz jedne linije u drugu dolazi do smene hiljadu generacija. Isprekidane linije usmjerene odozdo prema gore ilustruju istorijsku sudbinu ovih generacija u različitim fazama razvoja. Što je veća udaljenost između isprekidanih linija koje prelaze jednu paralelnu liniju, veća je razlika između divergentnih grupa jedinki u odgovarajućoj generaciji (II linija) nego između tačaka a5 i m5 (V linija). To znači da je početna divergencija (razlika) između dvije grupe potomaka (a2 i m2) zajedničke izvorne vrste A koja je nastala tijekom 2000 generacija manja od razlika koje su se razvile nakon 5000 generacija (a5 i m5). Stoga, kaže Darwin, možemo prihvatiti da su grupe a2 i m2 još dvije varijante jedne zajedničke vrste, a grupe a5 i m5 će već biti dvije nove vrste koje imaju zajedničkog pretka (vrsta A).
Dakle, prema Darwinu, nove vrste nastaju nizom međukoraka: prvo, dva (ili više) varijeteta nastaju unutar jedne vrste; ove sorte, nastavljajući da se razlikuju u svojim karakterima, postupno postaju podvrste i, konačno, nove vrste. Raznovrsnost je korak ka formiranju nove vrste. Štoviše, prema shemi divergencije, u pravilu jedna stara vrsta stvara ne jednu, već nekoliko vrsta.
Divergentan karakter Specijacija se javlja zato što početna razlika organizama unutar vrste povećava njen broj. Darwin to ilustruje ovim primjerom: ukupan broj Broj vukova počinje da se povećava kako različite porodice ovog grabežljivca počinju loviti različit plijen. Neki vukovi "specijalizirani" za stoku, dok su drugi specijalizirani za divlje životinje. Kao rezultat toga, ukupan broj vukova se povećava. Među njima se javljaju različiti pravci prirodne selekcije i, kao posljedica toga, divergencija.
Vratimo se na šemu divergencije. U toku evolucije nastaju i novi pravci selekcije (isprekidane linije od vrste A i vrste I se granaju više puta). Neke od ovih linija ispadaju kao slijepe ulice: njihovi potomci ne preživljavaju do modernog doba (XIV red) i izumiru, zamijenjeni prilagođenijim vrstama. Mnoge izvorne vrste također ne ostavljaju potomstvo za sobom (tj. izumiru). A neke (linija F na dijagramu) opstaju do danas, gotovo bez promjene svojih karakteristika.
U završnoj fazi razmatranog procesa, novonastale vrste pokazuju različite stepene sličnosti. Na liniji XIV jasno je vidljivo 5 grupa vrsta koje su najbliže jedna drugoj. Razlog za ovu blizinu, kao što se jasno vidi iz dijagrama, je blizak odnos ovih vrsta. Taksonomista, kombinujući blisko srodne vrste u jednu rod, čime se odražava srodstvo i zajedničko porijeklo ovih vrsta.
Porođaj zauzvrat, oni se udružuju u porodice, porodice u redove, itd. Divergencijski dijagram pokazuje da je u ovom slučaju osnova takvih asocijacija sam proces evolucije. Ako su u bliskom srodstvu, vrste će pripadati istom rodu; ako su u daljem srodstvu, pripadaće istoj porodici. Konačno, veoma udaljene vrste će spadati u različite klase istog tipa. To bi značilo da sve vrste istog tipa u konačnici imaju jednog zajedničkog pretka, samo što je ovaj predak neobično star.
dakle, savremeni sistemi biljke i životinje odražavaju određeni stupanj evolucije. Istovremeno, važno je to zapamtiti moderni pogledi, koje su opisali taksonomisti, sada su stvarni, ali istorijski privremeni: nekada davno bili su samo podvrste; u nekoj dalekoj budućnosti mogu postati rodovi, ujedinjujući grupe novih srodnih vrsta; ove nove buduće vrste u modernim vremenima su samo podvrste ili varijeteti. Divergencijski dijagram stoga objašnjava kako je evolucija osnova moderne taksonomije. Istovremeno, pokazuje da divergencija neminovno dovodi do pojave raznih organskih oblika u prirodi.
Divergencijski dijagram pomaže razumjeti još jedno važno pitanje. Općenito povećanje raznolikosti organskih oblika uvelike otežava odnose koji nastaju između organizama u prirodi. Stoga, u toku istorijskog razvoja, po pravilu, najveće prednosti dobijaju najvise organizovani oblici. Dakle, opći progresivni razvoj biljnog i životinjskog svijeta na Zemlji odvija se od nižih oblika ka višim.
Međutim, u onim slučajevima kada se životni uvjeti ne usložnjavaju, već ostaju praktički nepromijenjeni, a organizmi se očuvaju bez daljnjih komplikacija.
Uz divergenciju, rezultat evolucije može biti i suprotan rezultat - konvergencija, odnosno konvergencija karakteristika. Do konvergencije dolazi zbog jednosmjernog djelovanja prirodne selekcije kod organizama koji su sistematski udaljeni jedan od drugog, kada ti organizmi žive u sličnim uvjetima. Primjer konvergentne sličnosti je aerodinamičan oblik tijela morskog psa (ribe), ihtiosaura (izumrlog vodenog gmizavaca s vratom) i delfina (vodenog sisara). Sličnost oblika tijela ovdje nije uzrokovana bliskim rodom. već jednosmjerno djelovanje prirodne selekcije u istoj vodenoj sredini, gdje je takav oblik koristan i za ribe i za delfine.
Tako se na osnovu djelovanja prirodne selekcije formira relativna kondicija, formiraju se nove vrste, povećava ukupna raznolikost organskih oblika u prirodi i vrši se progresivni razvoj životinjskog i biljnog svijeta na Zemlji.
Najmanji takson (kategorija u biologiji) naziva se vrsta. Vrste - grupa jedinki koje imaju slične morfološke karakteristike, slobodno se ukrštaju i istovremeno daju plodno potomstvo. Postoje i druge, opsežnije taksone. Grupa blisko srodnih vrsta, na primjer, formira rod, a od blisko srodnih rodova formira se porodica i tako dalje. Ali danas ćemo govoriti o najmanjoj taksonomskoj kategoriji, odnosno vrstama. Šta je vrsta, kako nastaje ova taksona i koje metode specijacije postoje u prirodi? Dakle, počnimo.
Specijacija u prirodi
Specijacija je proces formiranja novih vrsta i njihovih promjena. Postoji takva stvar kao što je barijera kompatibilnosti među vrstama. Šta je?
To je slučaj kada vrste, kada se križaju, nemaju sposobnost da proizvedu plodno potomstvo. Prema teoriji evolucije, specijacija zavisi od nasljedne varijacije. Danas u biologiji postoje dvije vrste specijacije - geografska i ekološka. Razgovarajmo o svakom od njih detaljnije.
Geografska speciacija
Geografska, ili, kako je još nazivaju, alopatrijska specijacija je formiranje novih vrsta u prostornoj izolaciji. Jednostavno rečeno, formiranje vrste dolazi od populacija koje žive u različitim geografskim područjima. Budući da su populacije dugo razdvojene, između njih dolazi do genetske izolacije.
Ona traje čak i ako populacije više nisu odvojene. Mnogo je onih koji se mogu navesti. Uzmimo primjer majskog đurđevka. Ima pet nezavisnih oblasti, koje su prvo smatrane jednim. Važno je da se svi nalaze na prilično velikoj udaljenosti jedan od drugog. Na svakom od teritorija pojavile su se rase, što je dovelo do formiranja nezavisnih biljnih vrsta. Također, na primjeru migracije, razmotrit ćemo rasipanje velike sjenice. živeći u Evropi, počeli da se naseljavaju bliže istoku. Za to su postojale sjeverne i južne rute. Bliže jugu formirale su se podvrste kao što su Buhara i male sise, a bliže sjeveru - male i velike sise. Potonji ne proizvode hibride.
I tako se ispostavilo da je, kao rezultat takvog naseljavanja, između njih nastala reproduktivna barijera. Pogledajmo još jedan primjer. Australijska vrsta papagaja dugo postoji u Južnoj Australiji. Vrijedi napomenuti da je ovo prilično vlažno područje. Kada je nastupila suša, područje se promijenilo, zbog čega je teritorija podijeljena na dva dijela: istočni i zapadni. Naravno, svaki od njih se formirao tokom dužeg vremenskog perioda različite vrste papagaji. Nakon dužeg vremena, prvobitni prostor je praktično obnovljen. Klimatski uslovi ponovo postao isti, ali jednom se jedna vrsta više nije mogla križati, jer je došlo do genetske izolacije. Dakle, alopatrijska specijacija je povezana s izolacijom. Kao rezultat, formiraju se nove nezavisne vrste.
Ekološki put specijacije
Postoji, osim geografskog, još jedan način. Ovo je ekološka specijacija. Ima i drugo ime - simpatrijska. Kakva je ovo metoda? Ekološka specijacija je formiranje novih vrsta kao rezultat divergencije jedinki u pojedinačne teritorije. Odnosno, u početku vrsta živi na jednom području, a kasnije se, zbog sve veće konkurencije, širi na druge teritorije. Na primjer, možete uočiti sljedeću situaciju. Velika zvečka cvjeta cijelo ljeto. Ali ako pokosite travu na ovom području svake godine sredinom ljeta, biljka više neće moći proizvoditi sjeme. Iz tog razloga se čuva sjeme koje je dato prije ili poslije košnje.
Dakle, oba tipa smještena na istoj livadi ne mogu se križati. Ekološka specijacija može se potvrditi prisustvom blisko povezanih vrsta u susjednim staništima. Ponekad se ova područja čak i poklapaju.
Specijacija i njena uloga
Metode specijacije proučavane su dugo vremena, ali je proučavanje toga prilično teško. To je zbog trajanja procesa specijacije. Ekološka i geografska specijacija se međusobno jako razlikuju, ali svaka od njih ima određeni značaj u životu prirode. Njihova glavna uloga je stvaranje novih vrsta.
