Thế giới khoa học kỷ niệm 200 năm ngày sinh của Charles Robert Darwin, người sáng lập thuyết khoa học về sự tiến hóa của thế giới hữu cơ trên Trái đất. Lý thuyết của Darwin được biết đến rộng rãi, được thảo luận rộng rãi và bị chỉ trích nhiều lần, nhưng cho đến ngày nay vẫn là “lý thuyết đúng duy nhất”.
Tuy nhiên, các quá trình tiến hóa trên Trái Đất vẫn còn ẩn chứa nhiều bí ẩn. Ví dụ, cứ mỗi giờ có ba loài động vật và bốn loài thực vật biến mất khỏi bề mặt Trái đất. Những số liệu thống kê này thường được giới “greens” trích dẫn khi đề cập đến tác động có hại của con người đối với thiên nhiên. Nếu những dữ liệu này là chính xác, thì trong vòng một năm, sinh quyển trên hành tinh của chúng ta sẽ bị cạn kiệt hơn 60 nghìn loài! Nhưng không phải mọi thứ đều tệ đến thế: các đại diện động thực vật đang biến mất đang được thay thế bằng những đại diện mới. Các nhà khoa học thường xuyên khám phá chúng trong tự nhiên. Họ đến từ đâu?
Những điều kỳ lạ trong tự nhiên
Cựu giám đốc chương trình LHQ về môi trường Klaus Toepfer tuyên bố rằng số lượng các loài có nguy cơ tuyệt chủng đã tăng đều đặn kể từ năm 2000. Thật khó để nói câu nói sáo rỗng thông thường về ba loài động vật trong một giờ đúng đến mức nào, bởi vì không thể duy trì số liệu thống kê chính xác trong lĩnh vực này. Có dữ liệu với những con số nhẹ nhàng hơn: không phải ba loài động vật biến mất mỗi giờ mà chỉ một loài mỗi ngày. Nhưng Klaus Toepfer đảm bảo rằng từ cuối thế kỷ 16 đến những năm 70 của thế kỷ trước, hành tinh của chúng ta đã mất đi 109 loài chim, 64 loài động vật có vú, 20 loài bò sát và 3 loài lưỡng cư. Tại sao lại ít như vậy? Rốt cuộc, không khó để tính toán rằng trong hơn 4 thế kỷ, hơn 140 nghìn loài đáng lẽ đã biến mất?!, sunhome.ru viết
Điều phối viên của Chương trình Bảo tồn Đa dạng sinh học của Quỹ Thế giới giải thích: “Bởi vì khi họ nói về sự suy giảm đa dạng sinh học, họ chủ yếu muốn nói đến động vật nguyên sinh hoặc côn trùng”. động vật hoang dã Vladimir Krever. "Chúng chiếm 95% tổng sinh khối của Trái đất, nhưng đơn giản là chúng ta không để ý đến chúng." Nhân tiện, các nhà khoa học vẫn đang tranh cãi về việc có bao nhiêu loài côn trùng trên Trái đất - 1,5 triệu loài hay 2,5 triệu loài. Đây là khổng lồ và khép kín với thế giới của chúng ta, nó có những quá trình riêng đang diễn ra. Theo Krever, nói rằng chúng đang biến mất là sai, thậm chí chỉ là suy đoán. Một sự sửa đổi đang diễn ra, một sự chuyển đổi sang các dạng trung gian. Điều này có thể xảy ra không chỉ ở côn trùng mà còn ở cá, động vật lưỡng cư, hay chuột. Đối với động vật có xương sống đang biến mất, quá trình này xảy ra với tỷ lệ 1-2 loài cứ sau vài thập kỷ, không hơn.
Trong cuộc trò chuyện với phóng viên của chúng tôi, ứng cử viên khoa học sinh học Zoya Sokolova lưu ý rằng bản thân thiên nhiên thường gây nhầm lẫn cho câu hỏi về số lượng loài: “Điều quan trọng là các nhà khoa học phải thiết lập một vị trí có hệ thống, tìm ra vị trí của một loài cụ thể trong sự phân loại động vật. Ví dụ, có một loài cá như vậy - golomyanka, chỉ sống ở hồ Baikal. Chúng có rất ít con đực, chúng nhỏ và không thể sống được. Con đực phát triển đến mang của con cái và trên thực tế, trở thành cơ quan phụ của cô ấy. Câu hỏi đặt ra là, liệu điều này đã loại mới hay vẫn là Golomyanka như cũ? Và có quá nhiều điều kỳ lạ như vậy trong tự nhiên."
Hóa ra trong sinh học không có dữ liệu chính xác về số lượng loài. Người ta cho rằng đây chỉ là công việc kế toán, không thú vị và không khoa học lắm. Mỗi chuyên gia nghiên cứu cẩn thận nhóm của mình. Ví dụ: nếu một người nghiên cứu về bọ cánh cứng - và thậm chí không phải tất cả chúng (có hơn 300 nghìn loài), mà chỉ một số họ - thì anh ta có thể không biết rõ về ruồi giấm. Và bất kỳ người đam mê nào bắt đầu hệ thống hóa thông tin sẽ phải đối mặt với thực tế là trong một chuyên khảo sẽ chỉ ra 1035 loài trong một nhóm động vật nhất định, và trong một chuyên khảo khác - 988. Và tất cả chỉ vì tác giả của công trình khoa học thứ hai đã không xem xét một số loài là loài !
Một nhà nghiên cứu cấp cao cho biết: “Tôi nhớ một trong những giáo viên của chúng tôi khi nói đến đa dạng sinh học đã nói: có một số chậu hoa trong lớp học này, hãy cho tôi thời gian và tôi sẽ tìm thấy một hoặc hai loài ve đất mới trong đó”. tại Khoa Tiến hóa Sinh học Khoa Sinh học, Đại học Tổng hợp Moscow Sergei Ivnitsky - Điều này đặc trưng cho mức độ hiểu biết về đa dạng sinh học ở khu vực lân cận của chúng ta. Vì việc kiểm kê hệ động vật còn lâu mới hoàn thành (và việc sửa đổi các loài là một quá trình liên tục) , tóm lại là vô nghĩa. Nếu một cơ sở dữ liệu như vậy được tạo ra, nó sẽ rất năng động." .
Có một Bộ luật quốc tế về danh pháp động vật học. Ông phê duyệt các tiêu chuẩn để mô tả loài mới. Nếu bạn cho rằng mình đã phát hiện ra một loài động vật chưa từng được biết đến trước đây, bạn cần công bố trên một tạp chí chuyên ngành và sau đó thuyết phục những người đánh giá rằng loài này chưa được mô tả trước đây. Và đó không phải là sự thật mà các chuyên gia sẽ đồng ý với bạn. Sự khác biệt có thể không đáng kể và không thể nhìn thấy được bằng mắt. Người ta từng tin rằng muỗi sốt rét thông thường chỉ có một loài. Và sau đó hóa ra đó là cả một nhóm. Sự khác biệt nằm ở giai đoạn trứng phát triển của côn trùng. Kể từ đó nó đã được đưa vào sách giáo khoa.
Chà, khi các nhà di truyền học hợp tác với các nhà sinh học, hóa ra bộ nhiễm sắc thể của những động vật tưởng chừng giống hệt nhau lại có thể hoàn toàn khác nhau. Ví dụ, có hàng chục loài chuột đồng xám, hay chuột rừng, nhưng hầu như không thể phân biệt được nhiều loài trong số chúng bằng đặc điểm bên ngoài. Nhưng sự khác biệt về số lượng và cấu trúc nhiễm sắc thể của chúng có thể rất đáng kể, có thể thấy rõ dưới kính hiển vi. Đồng thời, các loài có quan hệ gần gũi không giao phối với nhau - chúng có thể phân biệt giữa “bạn bè” và “người ngoài hành tinh” bằng mùi và một số đặc điểm khác. Sergei Ivnitsky so sánh việc phát hiện ra các loài mới bên trong những loài hiện có với một con búp bê làm tổ: họ mở nắp - có một con khác, bên dưới nó - con thứ ba, v.v.
Và trong axit có sự sống
Dù vắng mặt cơ sở duy nhất, đây đó số lượng động vật và thực vật được đăng ký chính thức nhấp nháy - khoảng 1,8 triệu loài. Và danh sách này được bổ sung thường xuyên - theo quy luật, là do côn trùng, như đã nói, chiếm phần lớn sinh khối. Nhưng hóa ra những “động vật” lớn hơn mà khoa học chưa biết đến cũng lang thang trên bề mặt hành tinh. Tin nhắn về chủ đề này bắt đầu chỉ xuất hiện trong những năm trước. Do đó, một nhóm các nhà khoa học quốc tế gần đây đã công bố một báo cáo về nghiên cứu về vùng biển sâu ở Nam Cực được thực hiện từ năm 2002 đến năm 2005. Hơn 700 loài động vật không xương sống chưa được biết đến trước đây đã được phát hiện ở góc này của Đại dương Thế giới. Một đoàn thám hiểm khác trong rừng Suriname đã phát hiện ra 24 loài, trong đó có sáu loài cá và một loài ếch.
Năm 2006, một chấn động thực sự đã xảy ra: một loài động vật có vú mới được tìm thấy không phải ở đâu đó trong vùng hoang dã ở Châu Phi mà ở Châu Âu. Sinh vật này được gọi là chuột Síp (mus cypriacus) - nó được phát hiện ở Síp và nghiên cứu cho thấy loài này đã sống trên đảo khoảng 9-10 nghìn năm! “Họ hàng” người Síp của chúng khác với các loại chuột khác bởi mắt, tai và đầu to hơn.
Cũng trong năm 2006, kết quả nghiên cứu do đoàn thám hiểm của Quỹ Động vật hoang dã Thế giới thực hiện trên đảo Kalimantan (Borneo) đã được công bố. Trong đầm lầy, chúng tôi đã tìm thấy những loài rắn độc đáo có thể thay đổi màu sắc. Ở phần trung tâm của hòn đảo, nơi vẫn còn những khu rừng bất khả xâm phạm, một loài ếch cây màu nâu đỏ mà trước đây khoa học chưa biết đến đã được phát hiện. Khoảng 30 loài cá đã được phát hiện, hóa ra là loài động vật có xương sống nhỏ nhất trên thế giới. Chiều dài của chúng không vượt quá một centimet. Ngoài ra, nước đầm lầy nơi chúng sinh sống có tính axit cao gấp 100 lần so với nước mưa thông thường. Nghĩa là, nếu trước đây người ta tin rằng những vùng nước như vậy đơn giản là không phù hợp với sự sống thì bây giờ mọi chuyện đã trở nên rõ ràng: chính môi trường axit mang lại điều kiện thoải mái cho nhiều loài động vật và thực vật không tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác trong tự nhiên.
Nhìn chung, gần 400 loài động vật mới đã được phát hiện và phân loại trên đảo Borneo trong 15 năm qua. Đây là một "thế giới đã mất" thực sự - tê giác, voi, báo gấm và vượn, những loài có nguy cơ tuyệt chủng ở các khu vực khác trên thế giới, đã được bảo tồn ở đó. Chỉ New Guinea mới có thể so sánh với Borneo. Hai năm trước, 20 loài ếch mới, 4 loài bướm đã được tìm thấy trên hòn đảo này và vào năm 2007, họ đã phát hiện ra một loài thú có túi mới, hóa ra là một trong những loài thú có túi nhỏ nhất trên thế giới, đồng thời là loài khổng lồ. con chuột.
“Dưới mui xe” của sự tiến hóa
Trong số những điều khác, con người không nhận thấy quá trình tiến hóa diễn ra như thế nào trong tự nhiên. Khi phê phán thuyết Darwin, người ta đôi khi đặt ra một câu hỏi nghiệp dư: tại sao bây giờ con khỉ không biến thành người? Chẳng phải điều này có nghĩa là người đồng tính không thể có nguồn gốc từ loài linh trưởng và không có mối liên hệ “liên quan” nào với chúng cả? Hoặc sự tiến hóa đó đã hoàn tất? "Không, điều đó không có nghĩa như vậy. Thực tế là loài khỉ từ lâu đã rời xa cùng một nhánh với con người. Chúng ta đi theo một con đường phát triển, chúng đi theo con đường khác," Sergei Ivnitsky trả lời. "Điểm mấu chốt là con người đó tổ tiên từ trên cây đi xuống đất, nhưng tổ tiên của loài khỉ vẫn ở lại. Đây là những môi trường sống khác nhau. Chà, một con khỉ hiện đại đi xuống từ trên cây, và nó sẽ đi đâu? Liệu nó có đi ra đường cao tốc không? Liệu nó có đi ra đường cao tốc không? phát triển giếng dầu?”
Tuy nhiên, theo Sergei Ivnitsky, quá trình tiến hóa vẫn tiếp tục “ngay bên ngoài cửa sổ”. Ít người biết rằng loài muỗi hầm quá quen thuộc với chúng ta lại sinh sôi nảy nở ở nhiều thành phố trên thế giới chỉ trong những năm 20-30 của thế kỷ trước. Trước đây, những kẻ hút máu này sống trong tự nhiên trong các hồ chứa bẩn, và sau đó đột nhiên bắt đầu tràn vào các thành phố trên thế giới với tốc độ như tuyết lở. Hơn nữa, quần thể của chúng đã “học” cách tồn tại lâu dài mà không hút máu, chờ thời cơ thích hợp để uống máu. Làm thế nào điều này xảy ra là không rõ ràng. Nhưng có một bước tiến hóa nhảy vọt.
Một ví dụ khác là con quạ. Trong thiên nhiên hoang dã, hoang sơ, loài chim này hiện là một loài chim quý hiếm, nó không có khả năng mổ nón hay bắt côn trùng. Nhưng con quạ đã thích nghi với việc sống trong một thành phố có nhiều rác thải và nhờ hoạt động hợp lý cao nên nó đơn giản thực hiện những điều kỳ diệu. Quạ ném bánh quy vào vũng nước để ngâm, và đặt các loại hạt dưới bánh xe ô tô và thậm chí trên đường ray xe điện. Và khi đã no, chúng thích chơi trò nghịch ngợm, hù dọa người qua đường hoặc lăn khỏi mái vòm nhà thờ. Đây là lúc đặt câu hỏi: loài chim này đã tiến hóa thành một sinh vật thông minh chưa?
Trong suốt lịch sử, hàng triệu loài động vật đã thay đổi trên Trái đất. Tuổi thọ trung bình của một loài là khoảng một triệu năm. Mặc dù một số sống tới 60-70 triệu năm, như cá vây tay - một loài cá vây thùy cổ đại. Tất nhiên, sẽ rất thú vị khi tìm hiểu cơ chế xuất hiện và biến mất của các loài (đừng nói về sự hủy diệt nhân tạo). Sergei Ivnitsky tin rằng sự tương tự như vậy là phù hợp ở đây. Để tìm hiểu cách ô tô lái, rẽ và dừng, bạn cần nâng mui xe lên và nhìn vào bên dưới. Điều thú vị nhất là ở đó. Và chúng ta đã khám phá được điều gì “dưới vỏ bọc” của quá trình tiến hóa? Chọn lọc tự nhiên là động cơ của toàn bộ quá trình. Đột biến gen như một sự khởi đầu. Hướng chuyển động - những thay đổi về dấu hiệu - cũng đã được thiết lập.
Sergei Ivnitsky nói: "Chọn lọc tự nhiên không quan tâm làm thế nào một giống này đạt được lợi thế so với giống khác. Ở mỗi giai đoạn, chọn lọc hành động một cách mù quáng có lợi cho những ai để lại những đứa con trưởng thành hơn về mặt giới tính. Nhưng kết quả là, quá trình tiến hóa cho lý do nào đó trở nên có trật tự, nó phát triển theo những hướng nhất định, giống như dòng nước chảy trong lòng kênh. Cho đến ngày nay, câu hỏi hấp dẫn nhất vẫn là: làm thế nào một sự thay đổi ngẫu nhiên lại có thể dẫn đến việc xây dựng một cấu trúc chặt chẽ? Câu hỏi đặt ra là không thể giải thích được nguồn gốc của sự sống trên Trái đất. Suy cho cùng, ngay khi một phân tử phức tạp được hình thành, "Nó phải ngay lập tức bắt đầu sụp đổ. Điều này được chứng minh bằng định luật thứ hai của nhiệt động lực học - về sự tăng không ngừng của entropy." , tức là hỗn loạn. Nhưng trong trường hợp tiến hóa thì ngược lại: chuyển động diễn ra từ đơn giản đến phức tạp, từ hỗn loạn đến trật tự."
Các nhà khoa học đặt hy vọng vào lý thuyết động lực học của các hệ không cân bằng. Hướng vật lý này đã phát triển trong 20-25 năm qua, nó được gọi là một cái nhìn mới trong khoa học và sinh học nói riêng. Và một số so sánh nó với thuyết tương đối. Lý thuyết này cố gắng giải thích làm thế nào các đặc tính bất thường mới xuất hiện trong một hệ thống phức tạp truyền nhiều năng lượng qua nó. Đây là điều chúng ta cần giải thích những bí ẩn của quá trình tiến hóa.
Từ lâu, con người đã ngạc nhiên trước sự đa dạng của thế giới hữu cơ. Nó đã xảy ra như thế nào? Học thuyết chọn lọc tự nhiên giải thích cách hình thành các loài mới trong tự nhiên. Darwin dựa trên ý tưởng của mình về giống vật nuôi. Ban đầu, giống vật nuôi ít đa dạng hơn ngày nay. Theo đuổi các mục tiêu khác nhau, người ta tiến hành chọn lọc nhân tạo theo các hướng khác nhau. Là kết quả của giống khác nhau, tức là khác nhau về đặc điểm giữa họ và với giống tổ tiên chung của họ.
Sự khác biệt về điều kiện tự nhiên. Sự khác biệt luôn xảy ra trong tự nhiên và động lực của nó là chọn lọc tự nhiên. Con cháu của một loài càng khác nhau thì chúng càng dễ dàng phân tán qua nhiều môi trường sống đa dạng và đa dạng hơn và càng dễ sinh sản. Darwin lý luận theo cách này. Một số loài động vật bốn chân săn mồi đã đạt đến giới hạn khả năng tồn tại ở khu vực này. Giả sử rằng các điều kiện vật chất của đất nước không thay đổi; loài săn mồi này có thể tiếp tục sinh sản? Có, nếu con cháu tiếp quản những nơi bị động vật khác chiếm giữ. Và điều này có thể xảy ra liên quan đến việc chuyển đổi sang thực phẩm khác hoặc sang điều kiện sống mới (trên cây, trong nước, v.v.). Con cháu của loài săn mồi này càng đa dạng về đặc điểm thì chúng sẽ càng lan rộng.
Darwin đưa ra một ví dụ. Nếu bạn gieo các loại thảo mộc thuộc một loại trên một mảnh đất và trên một mảnh đất khác, các loại thảo mộc thuộc nhiều loài hoặc chi khác nhau, thì trong trường hợp thứ hai, tổng thu hoạch sẽ lớn hơn.
Trong tự nhiên, trên một diện tích lớn hơn 1 một chút tôi 2 , Darwin đếm được 20 loài thực vật khác nhau thuộc 18 chi và 8 họ.
Những sự thật như vậy khẳng định tính đúng đắn của quan điểm mà Darwin đưa ra: “... tổng số lớn nhất của sự sống được hiện thực hóa với sự đa dạng nhất về cấu trúc…” Giữa các loài thực vật cùng loài, có nhu cầu giống nhau về đất, độ ẩm, ánh sáng, v.v., sự cạnh tranh sinh học khốc liệt nhất xảy ra. Chọn lọc tự nhiên sẽ bảo tồn các dạng khác biệt nhất với nhau. Sự khác biệt giữa các đặc điểm thích nghi của các hình thức càng trở nên đáng chú ý thì bản thân các hình thức càng phân kỳ.
Nhờ chọn lọc tự nhiên, quá trình tiến hóa diễn ra khác nhau tính cách: từ một hình thức ban đầu, toàn bộ "fan" của các hình thức bắt nguồn, như thể các nhánh đặc biệt từ một gốc chung, nhưng không phải tất cả chúng đều nhận được sự phát triển thêm. Dưới tác động của chọn lọc tự nhiên, trong một chuỗi thế hệ dài vô tận, một số dạng được bảo tồn, một số dạng khác chết đi; đồng thời với quá trình phân kỳ còn có quá trình tuyệt chủng và cả hai đều có quan hệ mật thiết với nhau. Các dạng khác nhau nhất có tiềm năng tồn tại lớn nhất trong quá trình chọn lọc tự nhiên, vì chúng ít cạnh tranh với nhau hơn so với các dạng trung gian và tổ tiên, dần dần mỏng đi và chết đi.
Sự đa dạng là một bước tiến tới sự hình thành của một loài. Darwin tưởng tượng rằng quá trình hình thành loài mới trong tự nhiên bắt đầu bằng việc phân chia loài thành các nhóm cùng loài mà ông gọi là Đẳng cấp.
Nhờ chọn lọc tự nhiên và phân kỳ, các giống có những đặc điểm di truyền ngày càng đặc biệt và trở thành loài mới, đặc biệt.
Sự khác biệt giữa giống và loài là rất lớn. Các cá thể cùng loài giao phối với nhau và sinh ra con cái hữu thụ. Các loài trong điều kiện tự nhiên, theo quy luật, không giao phối với nhau, do đó xảy ra sự phân lập sinh học của các loài.
Để giải thích rõ hơn quá trình hình thành loài diễn ra như thế nào trong tự nhiên, Darwin đã đề xuất sơ đồ sau (Hình 11).
Sơ đồ cho thấy các con đường tiến hóa có thể có của 11 loài cùng chi, được ký hiệu bằng các chữ cái A, B, C, v.v. - bao gồm cả L. Khoảng cách giữa các chữ cái thể hiện sự gần gũi giữa các loài.
Do đó, các loài được ký hiệu bằng các chữ cái D và E hoặc F và G ít giống nhau hơn các loài A và B hoặc K và L, v.v. Các đường ngang biểu thị các giai đoạn riêng lẻ trong quá trình tiến hóa của các loài này, với mỗi giai đoạn thường được coi là là 1000 thế hệ.
Hãy theo dõi quá trình tiến hóa của loài A. Một loạt các đường chấm từ điểm A mô tả con cháu của nó. Do tính biến đổi của từng cá thể, chúng sẽ khác nhau và khác với loài bố mẹ A. Những thay đổi có lợi sẽ được bảo tồn trong quá trình chọn lọc tự nhiên. Đồng thời anh ta sẽ bộc lộ hành động hữu ích phân kỳ: những đặc điểm khác biệt nhất với nhau (dòng a 1 và m 1 của bó) sẽ vẫn tồn tại, tích lũy từ thế hệ này sang thế hệ khác và ngày càng khác nhau. Theo thời gian, các nhà phân loại học nhận ra 1 và m 1 là những giống đặc biệt.
Giả sử rằng trong giai đoạn đầu tiên - một nghìn năm đầu tiên - hai biến thể được xác định rõ ràng là a 1 và m 1 phát sinh từ loài A. Dưới tác động của các điều kiện đã gây ra những biến đổi ở loài bố mẹ A, các biến thể này sẽ tiếp tục biến đổi. Có lẽ ở giai đoạn thứ mười chúng sẽ có những khác biệt giữa chúng và với loài A đến mức chúng nên được coi là hai loài riêng biệt: a 10 và m 10. Một số loài sẽ tuyệt chủng và có lẽ chỉ f10 sẽ đạt tới giai đoạn thứ mười, hình thành nên loài thứ ba. Ở giai đoạn cuối, 8 loài mới được đưa vào có nguồn gốc từ loài A: a 14, q 14, p 14, c 14, f 14, o 14, e 14 và t 14. Các loài a 14, q 14 và p 14 gần nhau hơn các loài khác và tạo thành một chi, các loài còn lại tạo thành hai chi nữa. Sự tiến hóa của loài I cũng diễn ra theo cách tương tự.
Số phận của các loài khác lại khác: trong số này chỉ có loài E và F sống sót đến giai đoạn thứ mười, loài E sau đó chết đi. Đặc biệt lưu ý loài F 14: nó tồn tại cho đến ngày nay gần như không thay đổi so với loài bố mẹ F. Điều này có thể xảy ra nếu điều kiện môi trường không thay đổi hoặc thay đổi rất ít trong một thời gian dài.
Darwin nhấn mạnh rằng trong tự nhiên, không phải lúc nào những giống cực đoan, khác biệt nhất cũng được bảo tồn, những giống ở giữa cũng có thể sống sót và sinh con. Một loài có thể vượt qua loài khác trong quá trình phát triển của nó; Trong số các giống cực đoan, đôi khi chỉ có một giống phát triển, nhưng ba loại có thể phát triển. Tất cả phụ thuộc vào mối quan hệ phức tạp vô tận của các sinh vật phát triển với nhau và với môi trường.
Ví dụ về sự biệt hóa. Chúng ta hãy đưa ra ví dụ về sự hình thành loài và chúng ta sẽ sử dụng thuật ngữ phân loài,được chấp nhận trong khoa học thay vì “sự đa dạng”.
Các loài phân bố rộng rãi, chẳng hạn như gấu nâu, thỏ núi, cáo thông thường và sóc thông thường, được tìm thấy từ Đại Tây Dương đến Thái Bình Dương và có một số lượng lớn các phân loài. Hơn 20 loài mao lương mọc ở khu vực trung tâm của Liên Xô. Tất cả đều có nguồn gốc từ cùng một loài tổ tiên. Con cháu của ông đã chiếm được nhiều môi trường sống khác nhau - thảo nguyên, rừng, đồng ruộng - và do sự khác biệt nên dần dần tách ra khỏi nhau, đầu tiên thành phân loài, sau đó thành loài (Hình 12). Kiểm tra các ví dụ khác trong cùng một hình.
Sự biệt hóa vẫn tiếp tục cho đến ngày nay.Ở vùng Kavkaz có một loài chim giẻ cùi có bộ lông đen sau gáy. Nó chưa thể được coi là một loài độc lập; nó là một phân loài của chim giẻ cùi thông thường. Có 27 phân loài chim sẻ hót được tìm thấy ở châu Mỹ. Hầu hết chúng trông hơi khác nhau, nhưng một số có sự khác biệt rõ ràng. Theo thời gian, các phân loài trung gian về đặc điểm của chúng có thể bị tuyệt chủng và những loài cực đoan sẽ trở thành những loài trẻ độc lập, mất khả năng giao phối với nhau.
Ý nghĩa của vật liệu cách nhiệt. Sự rộng lớn của khu vực phân bố của loài tạo điều kiện thuận lợi cho sự chọn lọc và phân kỳ tự nhiên. Điều này xảy ra khi một loài định cư ở những khu vực cách ly với nhau. Trong những trường hợp như vậy, sự xâm nhập của sinh vật từ vùng này sang vùng khác bị cản trở rất nhiều và khả năng giao phối giữa chúng giảm mạnh hoặc hoàn toàn không có.
Hãy đưa ra ví dụ. Ở vùng Kavkaz, ở những khu vực bị ngăn cách bởi những ngọn núi cao, có những phân loài đặc biệt là bướm, thằn lằn, v.v. Nhiều loài và chi động vật có lông sống ở hồ Baikal giun dẹp, giáp xác và cá không tìm thấy ở nơi nào khác. Hồ này đã bị các dãy núi ngăn cách với các lưu vực nước khác trong khoảng 20 triệu năm và chỉ được nối với Bắc Băng Dương qua các con sông.
Trong những trường hợp khác, các sinh vật không thể giao phối với nhau do cách ly sinh học. Ví dụ, hai loại chim sẻ - chim sẻ nhà và chim sẻ đồng - ở cùng nhau vào mùa đông, nhưng chúng thường làm tổ theo những cách khác nhau: loại thứ nhất - dưới mái nhà, loại thứ hai - trong hốc cây, dọc theo bìa rừng. . Loài chim sáo hiện được chia thành hai nhóm, bề ngoài vẫn không thể phân biệt được. Nhưng một trong số chúng sống trong rừng sâu, con còn lại ở gần nơi ở của con người. Đây là sự khởi đầu của sự hình thành hai phân loài.
Sự hội tụ. Trong những điều kiện tồn tại giống nhau, động vật thuộc các nhóm hệ thống khác nhau đôi khi có được sự thích nghi tương tự với môi trường nếu chúng tiếp xúc với cùng một yếu tố chọn lọc. Quá trình này được gọi là sự hội tụ- sự hội tụ của các dấu hiệu. Ví dụ, các chi đào phía trước của chuột chũi và dế chuột chũi rất giống nhau, mặc dù những loài động vật này thuộc các lớp khác nhau. Động vật giáp xác và cá rất giống nhau về hình dạng cơ thể và các chi của động vật bơi thuộc các lớp khác nhau cũng giống nhau. Đặc điểm sinh lý cũng hội tụ. Sự tích tụ chất béo ở động vật chân màng và giáp biển được giải thích là do kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên trong môi trường nước: nó làm giảm sự mất nhiệt của cơ thể.
Sự hội tụ trong các nhóm hệ thống xa xôi (loại, lớp) chỉ được giải thích bằng tác động của các điều kiện tồn tại tương tự trong quá trình chọn lọc tự nhiên. Sự hội tụ ở các loài động vật có quan hệ họ hàng tương đối gần gũi cũng bị ảnh hưởng bởi sự thống nhất về nguồn gốc của chúng, điều này dường như tạo điều kiện thuận lợi cho sự xuất hiện những thay đổi di truyền tương tự. Đó là lý do tại sao nó được quan sát thường xuyên hơn trong cùng một lớp.
Sự đa dạng của loài. Học thuyết của Darwin về sự tiến hóa của thế giới hữu cơ giải thích sự đa dạng của các loài là kết quả tất yếu của chọn lọc tự nhiên và sự khác biệt liên quan của các đặc tính.
Dần dần, trong quá trình tiến hóa, các loài trở nên phức tạp hơn, thế giới hữu cơ vươn lên mức độ phát triển cao hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, ở mọi nơi trong tự nhiên, động vật và thực vật cùng tồn tại đồng thời với mức độ phức tạp khác nhau trong tổ chức của chúng.
Tại sao chọn lọc tự nhiên không “nâng” tất cả các nhóm có tổ chức thấp lên mức tổ chức cao nhất?
Bằng chọn lọc tự nhiên, tất cả các nhóm thực vật và động vật chỉ thích nghi với điều kiện tồn tại của riêng chúng, và do đó chúng không thể phát triển đến cùng một cấp độ tổ chức cao. Nếu những điều kiện này không đòi hỏi sự phức tạp của cấu trúc phải tăng lên thì mức độ của nó cũng không tăng bởi vì, theo cách nói của Darwin, “trong những điều kiện sống rất đơn giản, một tổ chức cấp cao sẽ không cung cấp bất kỳ dịch vụ nào”. Ở Ấn Độ Dương, trong điều kiện ít nhiều ổn định, các loài động vật chân đầu (nautiluses) sống gần như không thay đổi trong hàng trăm nghìn năm. Điều tương tự cũng áp dụng cho cá vây thùy hiện đại.
Do đó, sự cùng tồn tại đồng thời của các sinh vật có độ phức tạp về cấu trúc khác nhau được giải thích bằng lý thuyết về chọn lọc và phân kỳ tự nhiên.
Kết quả của chọn lọc tự nhiên. Chọn lọc tự nhiên có ba hệ quả quan trọng liên quan chặt chẽ với nhau: 1) dần dần làm phức tạp và gia tăng tổ chức của sinh vật; 2) khả năng thích ứng của sinh vật với điều kiện môi trường; 3) sự đa dạng về loài.
Khi điều kiện sống thay đổi, số lượng khác biệt cá thể giữa các cá thể cùng loài do chọn lọc tự nhiên tăng lên và sự khác biệt về đặc điểm trong loài được ghi nhận. Kết quả là, một số nhóm có đặc điểm và tính chất khác nhau được hình thành trong cùng một loài. Đương nhiên, cuộc đấu tranh sinh tồn trong hầu hết các trường hợp sẽ dẫn đến sự tuyệt chủng dần dần của các dạng trung gian và sự sống sót của những dạng đã thích nghi với môi trường đã thay đổi. Bằng cách này, một số loài mới được hình thành từ một loài tổ tiên trong quá trình lịch sử.
Theo lời dạy của Darwin, các loài mới phát sinh do sự di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác và sự tích lũy dần dần những thay đổi nhỏ mà sinh vật có được trong quá trình phát sinh bản thể. Do sự thích nghi của các sinh vật trong một loài với các điều kiện khác nhau, một số loài mới được hình thành. Trong bộ lễ phục. 40 phản ánh sự xuất hiện của ba loài mới thuộc loại A và hai loài mới thuộc loại B. Như có thể thấy trên hình, những thay đổi ở loài A mới dẫn đến sự hình thành 14 loài mới. Trong một số trường hợp, loài mới phát sinh do sự thay đổi dần dần của loài bố mẹ. Một ví dụ cho điều này là sự hình thành loài E 10, F 10 với sự thay đổi dần dần về loài E, F.
Khi điều kiện sống thay đổi thì hướng chọn lọc tự nhiên cũng thay đổi. Nếu các nhóm cá thể của cùng một loài phân bố rộng rãi rơi vào điều kiện khác nhau hoặc bắt đầu, chẳng hạn như săn các con mồi khác nhau, sau đó việc lựa chọn trong các nhóm này sẽ đi theo các hướng khác nhau. Điều này sẽ dẫn đến sự hình thành các thích ứng khác nhau ở chúng. Kết quả là, từ một loại đến chọn lọc tự nhiên một số loài mới được hình thành, tức là quá trình hình thành loài sẽ diễn ra. Để minh họa điều này, Darwin đưa ra một sơ đồ về sự phân kỳ hoặc phân kỳ của các đặc điểm.
Trong sơ đồ, các chữ in hoa (A, B, C, D, v.v.) ở dòng dưới cùng thường chỉ các loài riêng lẻ trong cùng một chi. Các đường song song từ dưới lên trên (từ I đến XIV) tượng trưng cho sự thay đổi của các thế hệ theo thời gian. Darwin thường chấp nhận rằng từ dòng này sang dòng khác có sự thay đổi của cả nghìn thế hệ. Các đường chấm hướng từ dưới lên trên minh họa số phận lịch sử của các thế hệ này ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Khoảng cách giữa các đường chấm cắt qua một đường thẳng song song càng lớn thì sự khác biệt giữa các nhóm cá thể khác nhau trong thế hệ tương ứng (đường II) càng lớn so với giữa các điểm a5 và m5 (đường V). Điều này có nghĩa là sự khác biệt (khác biệt) ban đầu giữa hai nhóm con cháu (a2 và m2) của loài gốc chung A phát sinh qua 2000 thế hệ ít hơn những khác biệt phát triển sau 5000 thế hệ (a5 và m5). Do đó, Darwin nói, chúng ta có thể chấp nhận rằng nhóm a2 và m2 là hai biến thể nữa của một loài chung và nhóm a5 và m5 sẽ là hai loài mới có tổ tiên chung (loài A).
Do đó, theo Darwin, các loài mới phát sinh thông qua một loạt các bước trung gian: đầu tiên, hai (hoặc nhiều) biến thể phát sinh trong cùng một loài; những giống này, tiếp tục khác nhau về đặc điểm, dần dần trở thành phân loài và cuối cùng là loài mới. Sự đa dạng thể hiện một bước tiến tới sự hình thành một loài mới. Hơn nữa, theo sơ đồ phân kỳ, theo quy luật, một loài cũ sẽ sinh ra không phải một mà là một số loài.
Nhân vật khác nhau Sự hình thành loài xảy ra do sự khác biệt ban đầu của các sinh vật trong một loài làm tăng số lượng của nó. Darwin minh họa điểm này bằng ví dụ sau: Tổng số Số lượng sói bắt đầu tăng lên khi các họ khác nhau của loài săn mồi này bắt đầu săn những con mồi khác nhau. Một số con sói “chuyên” chăn nuôi, trong khi những con khác chuyên về động vật hoang dã. Kết quả là tổng số sói tăng lên. Các hướng chọn lọc tự nhiên khác nhau nảy sinh giữa chúng và kết quả là sự phân kỳ.
Hãy quay trở lại sơ đồ phân kỳ. Trong quá trình tiến hóa, các hướng chọn lọc mới cũng nảy sinh (các đường chấm từ loài A và loài I phân nhánh lặp đi lặp lại). Một số dòng này hóa ra là ngõ cụt: con cháu của chúng không tồn tại đến thời hiện đại (dòng XIV) và chết đi, được thay thế bằng những loài thích nghi hơn. Nhiều loài ban đầu cũng không để lại con cái (tức là chúng chết). Và một số (dòng F trong sơ đồ) tồn tại cho đến ngày nay, hầu như không thay đổi đặc điểm của chúng.
Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình được xem xét, các loài mới xuất hiện thể hiện mức độ tương đồng khác nhau. Ở dòng XIV, có thể thấy rõ 5 nhóm loài gần nhau nhất. Lý do cho sự gần gũi này, như có thể thấy rõ từ sơ đồ, là mối quan hệ chặt chẽ của các loài đó. Nhà phân loại học, kết hợp các loài có quan hệ gần gũi thành một chi, qua đó phản ánh mối quan hệ họ hàng và nguồn gốc chung của các loài này.
Sinh con lần lượt chúng hợp nhất thành gia đình, gia đình thành trật tự, v.v. Biểu đồ phân kỳ cho thấy trong trường hợp này, cơ sở của những liên kết đó chính là quá trình tiến hóa. Nếu chúng có quan hệ họ hàng rất gần nhau thì các loài sẽ thuộc cùng một chi; nếu chúng có quan hệ họ hàng xa hơn thì chúng sẽ thuộc cùng một họ. Cuối cùng, những loài ở rất xa sẽ rơi vào các lớp khác nhau cùng loại. Điều này có nghĩa là tất cả các loài cùng loại cuối cùng đều có một tổ tiên chung, chỉ có tổ tiên này là cổ xưa một cách bất thường.
Vì thế, hệ thống hiện đại thực vật và động vật phản ánh một giai đoạn tiến hóa nhất định. Đồng thời, điều quan trọng cần nhớ là quan điểm hiện đại, được các nhà phân loại học mô tả, hiện nay là có thật, nhưng chỉ mang tính tạm thời về mặt lịch sử: ngày xưa chúng chỉ là phân loài; trong một tương lai xa nào đó chúng có thể trở thành các chi, hợp nhất các nhóm loài mới có liên quan; những loài tương lai mới này trong thời hiện đại chỉ là phân loài hoặc biến thể. Do đó, biểu đồ phân kỳ giải thích sự tiến hóa là nền tảng của phân loại học hiện đại như thế nào. Đồng thời cho thấy sự phân hóa tất yếu dẫn đến sự xuất hiện các dạng hữu cơ đa dạng trong tự nhiên.
Biểu đồ phân kỳ giúp hiểu được một vấn đề quan trọng khác. Sự gia tăng chung về tính đa dạng của các dạng hữu cơ làm phức tạp đáng kể mối quan hệ nảy sinh giữa các sinh vật trong tự nhiên. Vì vậy, trong quá trình phát triển lịch sử, theo quy luật, những hình thức có tổ chức cao nhất sẽ nhận được những lợi thế lớn nhất. Như vậy, sự phát triển tiến bộ chung của thế giới thực vật và động vật trên Trái đất được thực hiện từ dạng thấp hơn đến dạng cao hơn.
Tuy nhiên, trong những trường hợp khi điều kiện sống không trở nên phức tạp hơn mà thực tế vẫn không thay đổi và các sinh vật được bảo tồn mà không gặp biến chứng gì thêm.
Cùng với sự khác biệt, kết quả của quá trình tiến hóa cũng có thể là kết quả ngược lại - sự hội tụ hoặc hội tụ các đặc điểm. Sự hội tụ xảy ra do tác động một chiều của chọn lọc tự nhiên ở các sinh vật cách xa nhau một cách có hệ thống, khi các sinh vật này sống trong điều kiện tương tự nhau. Một ví dụ về sự tương đồng hội tụ là hình dạng cơ thể thuôn gọn của cá mập (cá), ichthyosaur (loài bò sát thủy sinh có cổ đã tuyệt chủng) và cá heo (động vật có vú sống dưới nước). Sự giống nhau về hình dáng cơ thể ở đây không phải do chi gần gũi gây ra. mà là tác động một chiều của chọn lọc tự nhiên trong cùng một môi trường nước, trong đó hình thức như vậy có ích cho cả cá và cá heo.
Do đó, trên cơ sở tác động của chọn lọc tự nhiên, sự phù hợp tương đối được hình thành, các loài mới được hình thành, sự đa dạng tổng thể của các dạng hữu cơ trong tự nhiên tăng lên và sự phát triển tiến bộ của thế giới động vật và thực vật trên Trái đất được thực hiện.
Đơn vị phân loại nhỏ nhất (loại trong sinh học) được gọi là loài. Loài - một nhóm cá thể có đặc điểm hình thái tương tự nhau, giao phối tự do với nhau và đồng thời sinh ra con cái hữu thụ. Có những đơn vị phân loại khác rộng rãi hơn. Ví dụ, một nhóm các loài có quan hệ gần gũi tạo thành một chi, và từ các chi có quan hệ chặt chẽ sẽ hình thành một họ, v.v. Nhưng hôm nay chúng ta sẽ nói về phạm trù phân loại nhỏ nhất, đó là loài. Loài là gì, đơn vị phân loại này được hình thành như thế nào và phương pháp hình thành loài nào tồn tại trong tự nhiên? Vì vậy, hãy bắt đầu.
Sự biệt hóa trong tự nhiên
Sự hình thành loài là quá trình hình thành loài mới và những biến đổi của chúng. Có một thứ gọi là rào cản về khả năng tương thích giữa các loài. Nó là gì?
Đây là trường hợp các loài khi lai không có khả năng sinh ra con cái hữu thụ. Theo thuyết tiến hóa, sự hình thành loài phụ thuộc vào sự biến đổi di truyền. Ngày nay trong sinh học có hai loại hình thành loài - địa lý và sinh thái. Hãy nói về từng người trong số họ chi tiết hơn.
Đặc điểm địa lý
Về mặt địa lý, hay còn gọi là sự hình thành loài khác nơi ở, là sự hình thành các loài mới trong sự cô lập về không gian. Nói một cách đơn giản, sự hình thành của một loài đến từ các quần thể sống ở các khu vực địa lý khác nhau. Vì các quần thể cách nhau một thời gian dài nên sự phân lập di truyền xảy ra giữa chúng.
Nó vẫn tồn tại ngay cả khi quần thể không còn bị tách biệt. Có thể kể ra nhiều điều, chẳng hạn như hoa huệ tháng Năm ở thung lũng. Nó có năm khu vực độc lập, lần đầu tiên được coi là một. Điều quan trọng là tất cả chúng đều nằm ở một khoảng cách khá xa nhau. Các chủng tộc xuất hiện ở mỗi vùng lãnh thổ, dẫn đến sự hình thành các loài thực vật độc lập. Ngoài ra, bằng cách sử dụng ví dụ về sự di cư, chúng ta sẽ xem xét sự phân tán của loài chim bạc má lớn. sống ở châu Âu, bắt đầu định cư gần phía đông hơn. Đối với điều này đã có các tuyến đường phía bắc và phía nam. Gần hơn về phía nam, các phân loài như Bukhara và ngực nhỏ đã hình thành, và gần hơn về phía bắc - các loài ngực nhỏ và lớn. Loại thứ hai không tạo ra giống lai.
Và hóa ra, do sự giải quyết như vậy, một rào cản sinh sản đã nảy sinh giữa họ. Hãy xem một ví dụ khác. Loài vẹt Úc đã tồn tại từ lâu ở Nam Úc. Điều đáng chú ý là đây là khu vực khá ẩm ướt. Khi hạn hán xảy ra, khu vực này đã thay đổi, dẫn đến lãnh thổ bị chia thành hai phần: phía đông và phía tây. Đương nhiên, trải qua một thời gian dài, mỗi người trong số họ đã hình thành các loại khác nhau vẹt. Sau một thời gian dài, khu vực ban đầu gần như đã được khôi phục. Điều kiện khí hậu lại trở nên giống nhau, nhưng một khi một loài không thể giao phối với nhau nữa, vì sự phân lập di truyền đã xảy ra. Vì vậy, sự hình thành loài dị nơi có liên quan đến sự cô lập. Kết quả là các loài độc lập mới được hình thành.
Con đường sinh thái của sự hình thành loài
Ngoài cách về mặt địa lý, còn có một cách khác. Đây là sự hình thành loài sinh thái. Nó cũng có tên thứ hai - giao cảm. Đây là loại phương pháp gì? Sự hình thành loài sinh thái là sự hình thành các loài mới do sự phân chia của các cá thể thành các lãnh thổ riêng lẻ. Tức là lúc đầu loài sống ở một khu vực, sau này do cạnh tranh ngày càng lan rộng sang các vùng lãnh thổ khác. Ví dụ, bạn có thể quan sát tình huống sau. Hoa lục lạc lớn nở suốt mùa hè. Nhưng nếu bạn cắt cỏ ở khu vực này hàng năm vào giữa mùa hè, cây sẽ không thể ra hạt được nữa. Vì lý do này, những hạt giống được gieo trước hoặc sau khi cắt cỏ sẽ được bảo quản.
Như vậy, cả hai loại nằm trên cùng một đồng cỏ không thể giao phối với nhau. Sự hình thành loài sinh thái có thể được xác nhận bằng sự hiện diện của các loài liên quan chặt chẽ trong môi trường sống lân cận. Đôi khi những khu vực này thậm chí còn trùng khớp.
Sự biệt hóa và vai trò của nó
Các phương pháp hình thành loài đã được nghiên cứu từ lâu nhưng việc nghiên cứu phương pháp này khá khó khăn. Điều này là do thời gian của quá trình hình thành loài. Sự hình thành loài sinh thái và địa lý rất khác nhau, tuy nhiên, mỗi loài đều có một ý nghĩa nhất định trong đời sống tự nhiên. Vai trò chính của chúng là hình thành loài mới.
