Підручник Біологія 9 клас - Л.І. Остапченко - Генеза 2017

ТЕМА 6. ЕВОЛЮЦІЯ ОРГАНІЧНОГО СВІТУ

§39. ЕВОЛЮЦІЙНІ ПОГЛЯДИ Ж.-Б. ЛАМАРКА. ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ Ч. ДАРВІНА

Пригадайте внесок Ж.-Б. Ламарка в розвиток біології. Що таке популяції? Що таке симбіоз? Які його форми ви знаєте? Що таке екологічна ніша?

Історія розвитку еволюційного вчення. Еволюційні погляди Ж.-Б. Ламарка. Питання еволюції вивчає розділ біології еволюційне вчення. Це наука про фактори, механізми, загальні закономірності та наслідки еволюції. Окремі ідеї про історичний розвиток живих істот висловлювали ще давньогрецькі філософи, такі як Геракліт, Демокрит та інші (мал. 196).

Першу еволюційну гіпотезу сформулював видатний французький учений Жан-Батіст Ламарк (див. мал. 1, 1). Пригадайте: саме Ж.-Б. Ламарк одночасно з Г.Р. Треві- ранусом запропонували термін «біологія а. У своїх працях Ж.-Б. Ламарк обґрунтував уявлення про окрему «область життя» на Землі (пізніше названу біосферою). Він розробив оригінальну систему класифікації тварин, зокрема вперше поділив тварин на безхребетних і хребетних.

Свою еволюційну гіпотезу Ж.-Б. Ламарк виклав у праці «Філософія зоології» (1809). Вона базується на уявленні про те, що всі живі організми під впливом умов довкілля набувають корисних пристосувань, змінюючи свою будову, функції, індивідуальний розвиток тощо. Отже, за Ж.-Б. Ламарком, еволюція - процес набуття корисних ознак, які успадковуються нащадками. Нижчі організми (які не мають нервової системи) змінюються безпосередньо під впливом чинників довкілля. Наприклад, листки водяних рослин мають стрічкоподібну форму (лінійні), бо витягуються течією (див. мал. 177, 1) тощо. Вищі організми (тварини, що мають нервову систему) виробляють пристосування за схемою: зміна потреб веде до зміни звичок, зміна звичок веде до зміни дій, зміна дій спричинює тренування одних і не тренування інших органів. Органи, що тренуються, розвиваються, а органи, що не тренуються, редукуються. Наприклад, жирафа почала живитися листками дерев, тому весь час витягувала шию, щоб дістатися крони: шия і передні ноги в неї видовжились (мал. 197, 1). Кротам, які мешкають під землею, очі лише заважають, тому вони поступово редукувалися (мал. 197, 2). Таким чином, Ж.-Б. Ламарк сформулював закон «Вправляння чи не вправляння органів».

Ж.-Б. Ламарк сформулював також «Закон успадкування набутих ознак»: корисні ознаки, набуті твариною протягом життя, передаються нащадкам. Так, жирафи передали нащадкам довгу шию та довгі ноги, кроти - розширені передні кінцівки, за допомогою яких вони риють ґрунт. Отже, вважав учений, будь-яка мінливість є спадковою і визначається впливом зовнішніх умов. Тепер ми знаємо, що існує як спадкова, так і неспадкова мінливість.

Ще один фактор еволюції, за Ж.-Б. Ламарком, зумовлений внутрішнім прагненням організмів до прогресу. Цей чинник не залежить від характеру зміни умов довкілля. Отже, хоч би як змінювалися умови довкілля, рівень організації організмів має підвищуватись. Проте ми знаємо, що коли організми переходять до паразитичного, прикріпленого чи малорухомого способу життя, рівень їхньої організації зазвичай спрощується.

Мал. 196. Давньогрецькі філософи, які одними з перших висловлювали ідеї про мінливість навколишнього світу: 1. Геракліт Ефеський (535-475 рр. до н. е.) вважав, що в навколишньому світі все змінюється і нічого не повторюється; 2. Демокрит (460370 рр. до н. е.) вважав, що життя зародилось у минулому із неживої матерії під впливом сонячного проміння

Мал. 197. Приклади, що ілюструють закон Ж.-Б. Ламарка «Вправляння чи не вправляння органів»: 1 - виникнення довгої шиї у жирафи; 2 - розширені передні кінцівки у кротів

Ж.-Б. Ламарк розглядав еволюцію як процес безперервних змін, що полягають лише в ускладненні будови організмів і переходах від нижчого рівня організації до вищого. Він вважав, що цей процес відбувається в історичному розвитку життя безперервно. Нижчі рівні організації - це бактерії та інші мікроскопічні організми, вищі - теплокровні тварини, зокрема ссавці та людина. Наявність видів, які в певний момент існування Землі перебувають на різних рівнях організації, він пояснив тим, що життя безперервно самозароджується. Тому багато організмів, які виникли пізніше, ще не встигли вдосконалитись до вищого рівня.

Еволюційні погляди Чарльза Дарвіна. Важливим етапом у розвитку еволюційної теорії стали дослідження Ч. Дарвіна (мал. 198). До створення своєї теорії еволюції цей видатний учений тривалий час ретельно збирав та аналізував значний обсяг матеріалу, залучаючи до цієї роботи різних фахівців. Під час цієї кропіткої роботи дедалі чіткіше викристалізовувався головний висновок: види організмів змінюються у процесі еволюції.

Основні положення своєї еволюційної теорії Ч. Дарвін виклав у праці «Походження видів шляхом природного добору, або Збереження сприятливих порід у боротьбі за життя» (1859). Він також сформулював теорію штучного добору, основні положення якої виклав у праці «Зміни тварин і рослин під впливом одомашнювання» (1868).

Ч. Дарвіна цікавили й проблеми походження людини. 1871 р. вийшла ще одна його праця: «Походження людини і статевий добір». У ній він спробував пояснити походження людини від спільних з людиноподібними мавпами предків.

Підґрунтям еволюційної теорії Ч. Дарвіна стали уявлення про здатність видів організмів змінюватись унаслідок змін середовища життя. Учений вважав, що адаптації розвиваються в організмів поступово, у процесі їхньої еволюції. Довготривалим наслідком адаптацій є здатність залишати достатню кількість життєздатних нащадків.

За Ч. Дарвіном, еволюція відбувається на підставі спадкової мінливості під дією боротьби за існування, наслідком якої є природний добір. Саме їх він вважав рушійними факторами еволюції.

На відміну від Ж.-Б. Ламарка, Ч. Дарвін припускав, що мінливість може бути неспадковою та спадковою. Перша форма мінливості (пригадайте: її називають «модифікаційною») проявляється в усіх особин виду однаково під дією певного чинника і може зникати, коли ця дія припиняється. Такі зміни нащадкам не передаються. Спадкова мінливість (пригадайте: це може бути мутаційна та комбінативна мінливість) - це зміни, які виникають у кожного організму індивідуально і незалежно від впливів змін довкілля. Такі зміни можуть передаватися нащадкам.

Ч. Дарвін виділяв три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидову та боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища.

Запам'ятаємо: прогресивним у еволюційній гіпотезі Ж.-Б. Ламарка було те, що він визнав роль умов середовища життя в процесі еволюції та вважав, що основним напрямом еволюції є ускладнення організації живих організмів. Проте йому не вдалося виявити механізми еволюційного процесу.

Мал. 198. Чарльз Роберт Дарвін (1809-1882) - видатний англійський учений, праці якого вплинули на подальший розвиток біології

Цікаво знати

У науковій кар'єрі Ч. Дарвіна важливу роль відіграв випадок. 1831 р. він отримав посаду науковця на військовому кораблі «Бігль», який мав обпливти земну кулю та обстежити узбережжя Південної Америки з метою розширити володіння Британської імперії. Подорож на «Біглі» докорінно змінила життя Ч. Дарвіна. Зібраний багатий матеріал став підґрунтям його еволюційної теорії, яку потім назвали дарвінізмом.

Мал. 199. Різні варіанти взаємозв’язків між особинами одного виду: 1 - полювання зграї вовків на велику здобич - приклад взаємовигідної взаємодії між особинами одного виду; 2 - одновіковий сосновий ліс - приклад внутрішньовидової конкуренції

Внутрішньовидова боротьба за існування відбувається між особинами одного виду, оскільки їм притаманні подібні вимоги до середовища життя: подібні джерела їжі, подібні типи схованок тощо. За Ч. Дарвіном, найбільш пристосовані особини, здатні передавати свої ознаки, що забезпечили виживання, нащадкам. Це загалом сприяє вдосконаленню виду в процесі еволюції. Звичайно, внутрішньовидовою конкуренцією відносини між особинами одного виду не обмежуються: наприклад, зграя хижаків може спільно полювати на велику здобич (мал. 199).

Міжвидова боротьба за існування - це різні варіанти взаємодій між особинами різних видів, зокрема міжвидова конкуренція. Вона стає гострішою, що ближчі вимоги особин цих видів до умов проживання. Більш конкурентоспроможний вид витісняє зі спільного місцеіснування менш конкурентоспроможний. Наприклад, сірий пацюк витискає чорного, рудий тарган - чорного (мал. 200). Ч. Дарвін вважав, що міжвидова боротьба за існування посилює внутрішньовидову, що сприяє еволюції та вдосконаленню видів.

Слід зазначити, що міжвидовою конкуренцією всі форми взаємовідносин між особинами різних видів не вичерпуються. Пригадайте такі форми міжвидових відносин, як симбіоз, роль тварин у запиленні рослин та поширенні насіння тощо.

Боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища, згідно з Ч. Дарвіном, спостерігають скрізь, де особини певного виду опиняються за умов несприятливих температур, недостатньої або надлишкової вологості, недостатнього або надлишкового освітлення тощо (мал. 201). Існування в несприятливих умовах довкілля, як вважав Ч. Дарвін, посилює внутрішньовидову боротьбу і, як наслідок, - сприяє кращій пристосованості виду в цілому.

Природний добір - процес, унаслідок якого виживають і залишають після себе плідних нащадків найбільш пристосовані до умов існування особини певного виду. Він діє на основі боротьби за існування, але має творчий характер. Творча роль природного добору, за Ч. Дарвіном, полягає у такому. Зі значної кількості неспрямованих спадкових змін, які постійно виникають в організмів певного виду, завдяки природному добору залишаються лише ті, які найбільше відповідають умовам існування. Ці зміни сприяють кращій пристосованості організмів до середовища життя. Накопичуючись і посилюючись із покоління в покоління, ці зміни сприяють удосконаленню виду та сприяють появі нових систематичних одиниць: підвидів, видів, родів тощо. Послідовники Ч. Дарвіна згодом обґрунтували, що природний добір може бути рушійним, стабілізуючим і розриваючим (мал. 202).

Мал. 200. Конкуруючі види тварин - приклад міжвидової боротьби за існування: 1 - сірий та чорний пацюки; 2 - рудий і чорний таргани

Мал. 201. Приклад боротьби з несприятливими умовами навколишнього середовища: у пустелі Наміб повністю відсутні дощові опади, але щоденно спостерігають тумани; жуки-чорнотілки під час туманів конденсують вологу з вологого повітря на поверхні тіла

Запам'ятаємо: природний добір характеризується спрямованістю і творчим характером. За Ч. Дарвіном, він діє через збереження й накопичення корисних для особин виду спадкових змін і формування нових адаптацій.

Мал. 202. Форми природного добору: 1 - рушійний; 2 - розриваючий; 3 - стабілізуючий

Рушійний добір відбувається за повільних змін умов довкілля у певному напрямі або під час пристосувань організмів до нових умов у разі розширення ареалу (мал. 202, 1). Він зберігає спадкові зміни, що відповідають напряму змін, які відбуваються у довкіллі. Отже, завдяки дії рушійного добору в певний бік зсувається і норма реакції (див. с. 137). Прикладом дії рушійного добору є спостереження англійського біолога В. Уелдона за популяцією крабів бухти міста Плімута. Він дослідив, що за п’ять років після побудови молу1ширина панцира крабів змінилася: якщо до побудови молу переважали особини із широким панциром, то після його побудови - з вузьким.

Він пояснив це тим, що в особин з вузьким панциром вужчий також отвір, який веде до зябрової порожнини.

Це краще захищає зябра від забруднення мулом, який почав накопичуватись на дні після спорудження молу.

Стабілізуючий добір зазвичай проявляється в постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, що найбільше відповідає навколишньому середовищу, і відкидає будь-які зміни, як менш адаптаційні (мал. 202, 3). Наслідком дії стабілізуючого добору є досконала пристосованість до певних умов існування, тобто спеціалізація видів. Прикладом дії стабілізуючого добору є підтримання сталої будови квітки в рослин, які запилюються лише певними видами комах (наприклад, конюшину запилюють джмелі та бджоли, чиї ротові органи відповідають формі її квітки) (мал. 203, 2). Теорію стабілізуючого добору розробив український учений 1.1. Шмальгаузен (мал. 203, 1).

Розриваючий добір одночасно діє у двох, рідше кількох напрямах, однак не сприяє збереженню середніх (проміжних) станів ознак (мал. 202, 2). Наприклад, у жука двокрапкового сонечка є різні форми забарвлення (мал. 204). Одна з них має червоні надкрила з двома чорними крапками, вона краще пристосована до дії високих температур. Інша, навпаки, має чорне забарвлення із червоними крапками й краще виживає під час дії низьких температур. Розриваючий добір сприяє виникненню кількох різних варіантів фенотипів в одній популяції, - отже, пристосуванню популяцій до існування в нестабільних умовах довкілля.

Мал. 203. 1. Іван Іванович Шмальгаузен (1884-1963): видатний учений у галузі порівняльної анатомії, еволюційної морфології та ембріології тварин. Працював у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (1907-1912 та 1921-1941), у 1930-1941 рр. очолював Інститут зоології НАН України, який тепер носить його ім’я. 2. Приклад дії стабілізуючого добору: форма квітки має відповідати особливостям ротового апарату комах, які її запилюють.

1 Мол (від італ. моло - насип) — гідротехнічна огороджувальна споруда для захисту акваторії порту від хвиль.

Мал. 204. Приклад дії розриваючого добору: дві форми забарвлення жука двокрапкового сонечка

Еволюційну теорію Ч. Дарвіна було доповнено і розширено працями його послідовників. Вона сприяла інтенсифікації досліджень у різних галузях біології. Одні з учених намагалися на прикладі своїх об’єктів досліджень підтвердити основні положення еволюційної теорії Ч. Дарвіна, інші, навпаки, спростувати.

Ключові терміни та поняття:

еволюційне вчення, боротьба за існування, природний добір: рушійний, стабілізуючий та розриваючий.

Перевірте здобуті знання

1. Охарактеризуйте основні положення еволюційної гіпотези Ж.-Б. Ламарка. 2. Які фактори еволюції розглядав Ч. Дарвін? 3. Охарактеризуйте боротьбу за існування як фактор еволюції. У яких формах, згідно з Ч. Дарвіном, може відбуватись боротьба за існування? 4. Охарактеризуйте природний добір як рушійну силу еволюційного процесу. 5. Які форми природного добору ви знаєте?

Коротко про головне

Ж.-Б. Ламарк розглядав еволюцію як процес безперервних змін, пов'язаних з підвищенням організації живих істот.

Ч. Дарвін вважав, що еволюційні зміни організмів базуються на спадковій мінливості. Як рушійні сили еволюційного процесу він розглядав боротьбу за існування (внутрішньовидову, міжвидову та боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища) і природний добір, якому притаманний творчий характер. Природний добір може бути рушійним, стабілізуючим та розриваючим.

Поміркуйте

1. Які положення еволюційної гіпотези Ж.-Б. Ламарка відповідають поглядам сучасної науки, а які - ні? 2. Що спільного та відмінного в еволюційних поглядах Ж.-Б. Ламарка та Ч. Дарвіна?




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити