Профільний рівень 11 клас: БІОЛОГІЧНИЙ ПРОГРЕС ПРАКТИЧНІ РОБОТИ: 17. Виявлення ароморфозі у тварин 18. Виявлення ароморфозів у рослин

ШЛЯХИ ЕВОЛЮЦІЇ ОРГАНІЗМІВ

БІОЛОГІЧНИЙ ПРОГРЕС

Біологічний прогрес – напрям еволюції, що характеризується підвищенням пристосованості організмів певної систематичної групи до навколишнього середовища. Поява нових пристосувань забезпечує організмам успіх у боротьбі за існування, збереження і розмноження в результаті природного відбору. 

Чим розрізняються поняття «біологічний прогрес» і «морфофізіологічний прогрес»?

• Біологічний прогрес – напрям еволюції, що характеризується підвищенням пристосованості організмів певної систематичної групи до навколишнього середовища. Поява нових пристосувань забезпечує організмам успіх у боротьбі за існування, збереження і розмноження в результаті природного відбору. 
• Морфофізіологічний прогрес – це глибокі зміни в будові і функціях організмів, у результаті яких значно підвищується рівень організації та інтенсивність процесів життєдіяльності.

Якими шляхами може досягатися біологічний прогрес?  Охарактеризуйте ці шляхи.

Біологічний прогрес досягається різними шляхами. О. М.Северцев назвав їх головними напрямами еволюційного процесу. Зараз виділяють такі шляхи біологічного прогресу: арогенез, алогенез і катагенез.

Схема, що ілюструє співвідношення між ароморфозом, загальною дегенерацією та ідіоадаптацією

Загальна схема біологічного прогресу (за Сєверцовим): ароморфози (a) зображені як переходи на вищий рівень (R, O), ідіоадаптації (b) — у вигляді відгалужень на одному рівні, загальна дегенерація — як перехід на нижчий рівень (P)

 Арогенез – шлях розвитку адаптацій, що підвищують рівень організації особин і дозволяють їм розширити середовище перебування або перейти в нове середовище. Ці адаптації називаються ароморфозами. – І покритонасінних рослин, класів наземних хребетних тварин та ін.
 Аллогенез – шлях розвитку приватних адаптацій, що не змінюють рівень організації особин і дозволяють їм більш повно заселити колишне середовище проживання. Ці адаптації називаються алломорфозами. 
Катагенез – шлях розвитку адаптацій, що знижують рівень організації особин і дозволяють їм заселити більш просте середовище проживання. Ці адаптації називаються катаморфозами.

Ароморфози, за О. М. Северцевим, — це такі пристосувальні зміни будови та функцій органів, які мають загальне значення для організму в цілому і піднімають енергію його життєдіяльності на новий якісний рівень. Вони характеризуються підвищенням організації, розвитком універсальних пристосувань, розширенням середовища існування.

І.І.Шмальгаузен: ароморфози дають можливість використовувати нові ресурси середовища.

Ароморфоз (від грец. айро - піднімаю та морфозіс - форма) - значне ускладнення будови організмів, яке підвищує загальний рівень їхньої організації і сприяє кращому пристосуванню до різноманітних умов. Наприклад, поява щелеп у хребетних тварин дала їм можливість живитись великою здобиччю; утворення квітки у покритонасінних привело до розвитку запилення за участю комах тощо.

Ароморфози є окремими конкурентоздатними морфофізіологічними змінами, які визначають арогенез тієї чи іншої групи. 

Типовими ароморфозами у безхребетних є: 

• статеве диференціювання
• поява білатеральної організації
• виникнення трахейної системи дихання
• концентрація центральної нервової системи
• перехід до легеневого диханняу 

а розвиток ходильних кінцівок і крил у комах дав їм можливість опанувати сушу і частково повітря (порівняно із зябродишними членистоногими) - активізація рухових органів та вдосконаленню їх конструкції. 

Типовими ароморфозами у ссавців є: 

1) Чотирикамерне серце ⇨ розділення серця на праву й ліву половини з диференціацією двох кіл кровообігу, повне розділення венозної і артеріальної крові ⇨ теплокровність

2) Волосяний покрив ⇨ терморегуляція
3) Матка і плацента ⇨ внутрішньоутробний розвиток ⇨ постачання поживних речовин до ембріона за рахунок організму матері
4) Молочні залози ⇨ вигодовування дитинчат молоком ⇨ великий шанс виживання потомства
5) Розвинена нервова система (кора великих півкуль) ⇨ складна діяльність ⇨ висока пристосованість до різних умов навколишнього середовища
6) Альвеолярні легені ⇨ збільшення робочого об’єму легень ⇨ досконаліше окиснения сполук та достатнє постачання органів киснем ⇨ більше енергії

7) Диференціація зубів (ікла, різці, малі і великі корінні) і спеціалізація органів травлення  ⇨ забезпечують повніше використання поживних речовин, краще засвоєння їжі ⇨  посилення процесів метаболізму  ⇨  виникненню теплокровності

8)  Утворення поперечносмугастої мускулатури ⇨  активізація рухових органів та вдосконаленню їх конструкції

  

Ароморфозами в розвитку рослин були: 

• виникнення епідермісу, продихів
• виникнення провідної і механічної систем
• закономірна зміна поколінь у циклі розвитку
• утворення квіток, плодів тощо. 

 Які ароморфози дозволили рослинам вийти на сушу?

• Поява тканин (покривна, механічна, провідна) у рослин, завдяки яким стало можливим підтримувати вертикальне положення тіла, проводити поживні речовини від коренів у верх.

Ароморфози формуються на основі спадкової мінливості та природного добору і є пристосуваннями широкого значення. Вони забезпечують перевагу в боротьбі за існування і відкривають можливості освоєння нового, раніше непридатного середовища існування. Шляхом ароморфозів утворюються великі систематичні групи — типи та класи.

Аллогенез – шлях розвитку приватних адаптацій (розвиток групи організмів (родини, ряду, класу, типу та ін.) , що не змінюють рівень організації особин і дозволяють їм більш повно заселити колишне середовище проживання. Ці адаптації називаються алломорфозами, або ідіоадаптаціями.  

Ідіоадаптація (від грец. ідіос - особливий та лат. адаптатіо - пристосування) - певні зміни у будові організму, які не змінюють загального рівня організації, а є лише пристосуванням до певних умов існування.Завдяки формуванню різних ідіоадаптацій тварини близьких видів можуть жити в найрізноманітніших географічних зонах. 

 Приклади ідіоадаптацій:

•  ротова порожнина мурахоїда поступово трансформувалася в хобот, деякі зуби атрофувалися, тіло стало довгим і гнучким

• лапи крота пристосувалися до риття землі, вушні раковини атрофовані, очі не мають кришталика і сітківки через нестачу світла

• в залежності від типу харчування, у різних видів птахів спостерігаються принципово різні форми дзьоба. У тропічних папуг і туканів ця частина тіла відрізняється значними розмірами і масивністю, що дозволяє їм з легкістю харчуватися фруктами і великими горіхами. 

• Дзьоби невеликих птахів мають загострену і подовжену форму для видобутку основних джерел їжі - насіння і комах.
• яскравий приклад ідіоадаптації - трансформація кінцівок. Так у водоплавних птахів з'явилися перетинки, а у орлів і яструбів - потужні кігті для полювання на гризунів. Також варто звернути увагу на крила. У страусів і пінгвінів вони взагалі відсутні через проживання на рівнинних територіях і досить велику вагу.

• донні мешканці морів пристосувалися до високого тиску товщі вод за рахунок плоскої форми тіла (скати, камбала).

• Яскравий хітиновий покрив деяких видів комах попереджає хижаків про їх отруйність.

• А ось нешкідливі комахи мають схоже забарвленням але оманливе обманним - ефективний  засіб захисту.

 Завдяки яким алломорфозам (ідіопдаптаціям) птахи та  ссавці досить повно заселили наземно-повітряне середовище?

• Завдяки появі різних форм кінцівок у хребетних, дзьобів і ніг у птахів.

різні типи дзьобів у птахів 

• кінцівок у тварин

Залежно від типів ґрунту, характеру клімату, а також під впливом умов навколишнього середовища формується ідіоадаптації у рослин.

• У пустельних районах, де спостерігається істотний дефіцит вологи і велика кількість сонячної радіації, рослини пристосувалися до виживання за рахунок довгої і дуже розвиненої кореневої системи і дрібних листя, покритих жорстким шаром кутикули.

У приполярних областях рослини не відрізняються великими розмірами, їх вегетаційний період скоротився майже вдвічі, а листя - дуже дрібне і шкірясте.

В умовах перезволоження рослини трансформували свої листові пластини, які стали дуже широкими і гладкими, щоб не вбирати надлишки води.
Рослини мають різні пристосування до запилення і розповсюдження насіння у природі.

Береза - вітрозапильна рослина, її пилок розлітається навіть від легенького подиху вітру

У результаті ідіоадаптацій виникають дрібні систематичні групи.

Катагенез – шлях розвитку адаптацій, що знижують рівень організації особин і дозволяють їм заселити більш просте середовище проживання. Ці адаптації називаються катаморфозами.

Назвіть катаморфоз, що дозволяють організмам перейти до паразитичного способу життя. 

Прикладами катаморфоз є: 

• редукція нервової системи, органів почуттів, руху і травлення у паразитичних хробаків; втрачення листя і коріння рослинами-паразитами та ін. Спрощення організації у паразитичних форм супроводжується вдосконаленням репродуктивної системи, що призводить до їх процвітання, тобто до біологічного прогресу.

Вкажіть, які з перерахованих нижче пристосувань тварин до наземних умов є ароморфозами, а які – аломорфозами:

• альвеолярні легені;

• крило птаха;

• кінцівка крота;

• чотирикамерне серце;

• нога коня;

• внутрішнє запліднення.

Ароморфози:

• альвеолярні легені;

• чотирикамерне серце;

• внутрішнє запліднення.

Аломорфози:

• крило птаха;
• кінцівка крота;
• нога коня.

Назвіть ознаки біологічного прогресу і біологічного регресу.

• Ознаки біологічного прогресу: збільшення чисельності особин, розширення ареалу, збільшення числа популяцій, підвидів, видів і т. д. (Прогресивна диференціація). 
  Результат успіху виду в боротьбі за існування.
• Ознаки біологічного регресу: зменшення чисельності особин, скорочення ареалу, зменшення числа систематичних груп більш низького рангу (зниження різноманітності особин), 
  вимирання виду. Палеонтологія довела, що багато видів в минулому повністю зникли. Якщо при біологічному прогресі деякі види розвиваються і широко поширюються по всій земній кулі, то при біологічному регресі види зникають, не зумівши пристосуватися до умов навколишнього середовища.

Причини біологічного регресу: зникнення здатності організмів пристосовуватися до змін умов навколишнього середовища. 

До біологічного регресу схильні:

• Організми-паразити. У тварин-паразитів (плоскі черви) редукуються органи чуття, травна система, спрощується нервова система. Замість цього у них розвиваються різні необхідні пристосування-присоски, причепки, що сприяють утриманню у кишечнику хазяїна.
• Тварини, що ведуть нерухомий спосіб життя.
• Тварини, що живуть під землею або в печерах.
• Регрес у рослин тісно пов'язаний з паразитичним способом життя. Наприклад, вовчок соняшниковий- рослина-паразит, що існує на корінні соняшника, конопель, конюшини. Стебла у неї темнуватого забарвлення, лускоподібне листя позбавлене хлорофілу, тому за допомогою присосок вони вбуравлюються в тіло інших рослин і висмоктують їх поживні речовини.

ЗГІДНО ПРОГРАМИ ЗНО

ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК МІЖ НАПРЯМКАМИ БІОЛОГІЧНОЇ ЕВОЛЮЦІЇ

В еволюції органічного світу виділяють три напрямки:

• ароморфоз — підвищення рівня організації живих організмів;
• ідіоадаптація — пристосування живих організмів до умов навколишнього середовища без принципової перебудови їхньої біологічної організації;
• дегенерація — спрощення рівня організації живих організмів, що призводить до біологічного регресу.

Зв'язок між ароморфозом, ідіоадаптацією і дегенерацією в еволюції органічного світу неоднаковий. Ароморфоз у порівнянні з ідіоадаптацією відбувається рідше, але саме він знаменує новий етап у розвитку органічного світу. Ароморфоз призводить до виникнення нових високоорганізованих систематичних груп, які займають інше середовище проживання і пристосовуються до умов існування. Навіть еволюція іде шляхом ідіоадаптації, іноді і дегенерації, які забезпечують організмам обживання нового для них середовища проживання.

Ідіоадаптація (від грец. ідіос - особливий та лат. адаптатіо - пристосування) - певні зміни у будові організму, які не змінюють загального рівня організації, а є лише пристосуванням до певних умов існування. Приклади ідіоадаптацій — це різна будова квіток покритонасінних, різноманітні ротові органи комах тощо.

Приклади ідіоадаптацій:
I - будова квітки комахозапильних (1) та вітрозапильних (2) рослин;

II - ротові органи комах: гризучого типу (1), пристосовані для споживання твердої їжі; гризучо-лижучого типу (2) - пристосовані для злизування рідкої їжі; сисного типу (3) -пристосовані для живлення нектаром; колючо-сисного типу (4) слугують для проколювання покривів рослин, тварин і людини та висмоктування у рослин - соків, у тварин і людини - крові

____________________________________________

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

АРОМОРФОЗИ
 Ароморфози ви­никають у процесі еволюції порівняно рідко і завжди ведуть до появи нових, більш високоорганізованих форм, здатних присто­совуватися до інших середовищ існування. Далі еволюційний процес йде шляхом ідіоадаптації, що дозволяє організмам обжи­вати нові екологічні ніші.

Завдання:

• навести приклади ароморфозів
• характеризувати: виникнення багатоклітинності як важливий ароморфоз у розвитку органічного світу
• розкрити: шлях досягнення біологічного прогресу - ароморфоз
• аналізувати:  роль ароморфозів у освоєнні організмами всіх середовищ існування на нашій планеті

ПРАКТИЧНІ РОБОТИ: 

17. Виявлення ароморфозів у тварин

18. Виявлення ароморфозів у рослин

додам згодом