основные ароморфозы в развитии жизни на земле
Что такое ароморфоз — его значение и примеры ароморфоза у млекопитающих, птиц, растений
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.
Эволюция органического мира продолжается с момента возникновения жизни на Земле, то есть на протяжении почти 4-х миллиардов лет.
Первыми живыми организмами были одноклеточные микробные существа (бактерии и археи). С них, собственно, всё и началось.
Трудно себе представить, что по большому счёту у всех ныне существующих живых организмов – один общий предок.
Каким же образом со временем образовалось огромное биологическое разнообразие? Как оно изменялось в ходе эволюционного процесса? Почему одни объекты живой природы вымерли, а другие дошли до наших дней почти в первозданном состоянии?
В значительной степени это объясняется таким явлением, как ароморфоз, о котором и пойдёт речь.
Ароморфоз — это.
Термин «ароморфоз» появился в научном мире во второй декаде ХХ века с подачи русского биолога А.Н.Северцова.
Под ним понимается длительный эволюционный процесс, связанный с преобразованием (в сторону усложнения) внешних и внутренних структур и повышением уровня организации живых организмов.
В результате подобных изменений происходит подъём на новую ступень развития, что даёт возможность расширять ареал обитания и лучше приспосабливаться к условиям внешней среды. Благодаря ароморфозу появляются дополнительные таксономические единицы, включая классы, типы и отделы.
Ароморфоз протекает на фоне наследственных изменений и борьбы за существование, в которой более совершенные организмы получают определённые преимущества, а следовательно, больше шансов выжить и произвести потомство. То есть работает механизм естественного отбора.
О существовании ароморфоза свидетельствуют такие яркие проявления (примеры) как:
Это далеко не полный перечень. Далее он будет частично дополнен отдельными примерами.
Преобразования и усложнения, происходящие в популяциях, различаются по степени важности, сложности и универсальности.
Так, ароморфоз представляет собой переход на качественно новый морфологический и организационный уровень развития (например, возникновение хорды и позвоночника у животных), в то время как мелкие эволюционные трансформации в рамках одного вида (например, приобретение маскировочной окраски) относится к идиоадаптации.
Тем не менее, уже упоминавшийся А.Н.Северцов полагал, что ароморфоз может трансформироваться в идиоадаптацию, которая, в свою очередь, способна инициировать ароморфную эволюцию.
Ароморфоз млекопитающих
По мнению учёных, предками млекопитающие были пресмыкающиеся, а конкретно древние рептилии.
Об этом свидетельствуют схожие признаки, такие как строение скелета или эмбриональное развитие. Первые млекопитающие были яйцекладущими (неспособными к внутриутробному вынашиванию детёнышей). Плацентарные особи появились значительно позднее, став следующей стадией развития этой группы животных.
Главной отличительной чертой млекопитающих является вскармливание детёнышей материнским молоком. Это самый совершенный и организованный класс позвоночных. Благодаря ароморфозу у этих животных произошло формирование внутреннего скелета, появился шерстяной покров, образовались альвеолярные лёгкие и четырёхкамерное сердце.
Дальнейшее развитие получила мозговая, кровеносная и нервная система. Всё это в совокупности с системой терморегуляции, поддерживающей постоянную температуру тела, дало возможность расширить ареал обитания и хорошо приспособиться даже к суровому климату северных широт (вспомним белых медведей и пингвинов).
Ароморфоз птиц
Большинство биологов относят появление птиц к юрскому периоду мезозойской эры (около 200 млн.лет тому назад).
Предком пернатых был археоптерикс (нечто среднее между птицей и пресмыкающимся).
Это вымершее существо умело только планировать с дерева на дерево, но благодаря ароморфозу оно дало начало собственно птицам, способным к полноценному полёту.
Основными ароморфозами, благодаря которым появился класс птиц, являются:
Приобретение теплокровности и стабильности температуры тела дало птицам возможность сократить зависимость от климатических условий и осваивать новые экологические ниши.
Ароморфоз растений
Первые растения возникли в водной среде более двух миллиардов лет назад.
Прошло полтора миллиарда лет, прежде чем водоросли появились на суше, где образовали новые разновидности и формы, и приспособились к жизни в новых условиях.
Важнейшим ароморфозом в мире растений стало приобретение способности к фотосинтезу (то есть к преобразованию солнечной энергии в химическую), что обеспечило наземных животных питательными веществами и кислородом.
Из остальных существенных преобразований отметим следующие:
Важным этапом ароморфоза растений стал переход от спорового, во многом зависимого от внешних факторов размножения к более прогрессивному размножению семенами.
Значение ароморфоза
Эволюционные изменения, которые затрагивают большинство представителей нашей планеты, имеют ярко выраженное направление и целевое назначение: увеличение шансов на выживание за счёт адаптации к постоянно меняющимся природным факторам.
Ароморфоз способствует освоению новых территорий и экологических ниш, появлению животных и растений, более жизнеспособных по сравнению со своими предками.
Благодаря ароморфозу прокариоты открыли дорогу эукариотам, а из одноклеточных организмов образовались многоклеточные формы жизни.
Примерно 350 млн.лет назад из океана на сушу вышли первые земноводные. Они научились дышать кислородом, передвигаться по земле и по воздуху, добывать пищу.
В процессе эволюции многие из них обрели приспособления (челюсти, ноги, крылья и т.д.), позволившие в том или ином виде сохраниться до наших дней и образовать богатейшее царство животных, к которому относимся и мы с вами.
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (1)
Всё равно непонятно, как из одной клетки получилось такое многообразие сложных живых организмов.
Как птицы научились летать? У них весь скелет приспособлен для этого, я имею ввиду их лёгкие полые кости, ну не сказали же они себе, что хотят летать и поэтому получили скелет такой лёгкости.
Почему одни животные вышли из воды, а другие нет, а есть ещё и те, что вышли, а потом вернулись обратно, например, киты и дельфины.
Основные ароморфозы в развитии жизни на земле
Гипотезы возникновения жизни на Земле:
Этапы биохимической эволюции:
Основные ароморфозы в эволюции растений и животных
Ароморфозы у растений:
Появление автотрофного питания;
Способность к фотосинтезу;
Наличие специальных фотосинтетических пигментов;
Появление органоидов — хроматофоров;
Половое размножение;
Появление клеточной стенки из 2-х слоев: целлюлозного и пектинового;
Чередование полового и бесполого поколений;
Появление тканей;
Разделение тела на стебель и листообразные пластинки;
Появление половых органов — мужских (антеридии), женских (архегонии);
Появление корня;;
Возникновение оплодотворения, не связанного с водой;
Возникновение семени;
Появление шишки — видоизмененного побега;
Возникновение семенных зачатков;;
Возникновение хвои;;
Возникновение семенных зачатков, из которых после оплодотворения развиваются семена;
Возникновение двойного оплодотворения у цветковых растений;
Появление цветка;
Способность к опылению насекомыми.
Ароморфозы у животных:
Многоклеточность;
Лучевая симметрия;
Возникновение 2-х зародышевых листков (эктодермы, энтодермы);
Нервная система — диффузного типа;
Двусторонняя симметрия;
Появление 3-го зародышевого листка — мезодермы;
Появление первичной полости тела;
Появление вторичной полости тела (целом);
Дыхательная система — жабры;
Возникновение нервной системы — окологлоточное нервное кольцо и нервные стволы;
Расчленение тела на голову, грудь, брюшко;
Возникновение наружного хитинового скелета;;
Членистые конечности у насекомых;
Развитие с личиночной стадией (полное, неполное);
Возникновение хорды;
Дыхательная система — легкие развиваются как парные выпячивания задней части глотки;
Дифференциация мускулатуры;;
Парные конечности с шарнирными суставами;
Передний мозг четко разделен на 2 полушария;;
Крупные, богатые белком и желтком яйца;;
Внутреннее оплодотворение;
Постоянная температура тела птиц, млекопитающих;
Появление перьев у птиц;
Кровеносная система — полное разделение кругов кровообращения;
Тело покрыто волосяным покровом;
Появление желез в коже;
Появление наружного уха;
Появление коры головного мозга;
Появление четырехкамерного сердца.
Это конспект для 10-11 классов по теме «Гипотезы возникновения жизни. Ароморфозы». Выберите дальнейшее действие:
Методический материал для подготовки к ЕГЭ по биологии «Происхождение и развитие жизни на Земле, основные ароморфозы растений и животных» (9-11 класс)
Таблица «Развитие жизни на Земле»
«Первичный бульон в водах Мирового океана»
Эволюция органического мира
Бактерии и цианобактерии
В конце архея появляются первые эукрариоты:
саркодовые (амебы, фораминиферы, радиолярии)
Выход бактерий на сушу-процесс почвообразования
Возникновение аэробного дыхания
Появляются основные отделы водорослей
В конце протерозоя появились первые животные с органическим или минеральным скелетом
Появились все типы беспозвоночных животных – кишечнополостные (губки, кораллы), черви, членистоногие (ракообразные)
Возникновение полового процесса (возникает наследственная изменчивость)
Возникновение двусторонней симметрии
Кембрий, ордовик – в морях все отделы водорослей
Девон – папоротникообразные – травянистые хвощи, папоротники и плауны
Карбон – каменноугольные леса; семенные растения – семенные папоротники
Пермь – распространение голосеменных
появление покровных, механических, проводящих тканей , появление стебля и чешуевидных листьев, появление ризоидов
Ароморфозы семенных папоротников:
опыление с помощью ветра, появление семени
Кембрий – разнообразие трилобитов – древнейших членистоногих, губки, моллюски
Ордовик – появляются хордовые
Девон – появились нелетающие насекомые, в морях плавали настоящие рыбы, двоякодышащие, кистеперые, выход на сушу стегоцефалов
Карбон – крылатые насекомые, древние земноводные, появление пресмыкающихся
Пермь – исчезновение стегоцефалов и распространение пресмыкающихся
внутренний скелет, челюсти, парные плавники
Ароморфозы стегоцефалов – пятипалые конечности, легочное дыхание
образование пятипалой конечности;
развитие мешковидных легких;
трехкамерное сердце и возникновение второго круга кровообращения;
прогрессивное развитие нервной системы;
формирование среднего уха
сухая чешуйчатая кожа,
Триас – вымирание древовидных папоротникообразных.
Юра – господство голосеменных (особенно хвойных)
Мел – появляются покрытосеменные (древесные)
Развитие цветка связано с широким распространением насекомых
Триас – вымирание земноводных
Процветают пресмыкающиеся (черепахи, крокодилы, ихтиозавры, динозавры растительноядные и хищные до 6 м).
Появляются первые яйцекладущие и млекопитающие и первоптицы – археоптерикс
В морях разнообразны головоногие моллюски
Юра – разнообразие динозавров, на суше: бронтозавры (растительноядные), тиранозавры (хищные); в воздухе – птерозавры.
Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие
В морях водились аммониты, белемниты, морские лилии
Мел – сохраняется господство пресмыкающихся.
Птицы сохраняют зубы.
Похолодание и засушливый климат→ вымирание влаголюбивых растений→ вымирание растительноядных→ вымирание хищных динозавров
70 млн.лет назад появились первые приматы
Мужская гамета передвигается по пыльцевой трубке→оплодотворение не зависит от воды
Наличие семени →в эндосперме питательные вещества, необходимые для прорастания и первых этапов развития зародыша
Высокий уровень дифференциации органов и тканей (механических и проводящих)→защита от высыхания, повреждений, транспорт веществ, обеспечение прочности и упругости
Появление цветка и повышение эффективности опыления разными способами
Семяпочка скрыта внутри завязи и защищена от внешних воздействий
Семена развиваются внутри плода
Дифференциация вегетативного тела
Формирование сосудистых проводящих тканей – ксилемы и флоэмы
Совершенствование центральной нервной системы
Появление легочных мешков, двойное дыхание
Легкие полые кости
Увеличение запаса питательных веществ в яйце, известковая скорлупа
Развитие больших полушарий и коры головного мозга
Появление шерстного покрова
Выкармливание детенышей молоком
Приобретение постоянной температуры тела
Палеоген – господство на суше млекопитающих; в воздухе – птиц. Формируются большинство отрядов млекопитающих
Неоген – во второй половине тропические леса заменяются степями. Формируются все современные отряды млекопитающих, эволюционируют непарнокопытные
Однодольные растения вытесняют древесную растительность
В конце неогена появляются предки понгид (человекообразных обезьян) и гоминид (прямоходящих приматов
Антропоген – от гоминид произошли Люди
В Евразии и Северной Америке четыре оледенения. Это привело к снижению уровня Мирового океана и возникновению сухопутных мостов между Европой и Британскими островами; Азией и Северной Америкой
Отсутствие моста между Азией и Австралией сохранило жизнь сумчатым, которые на других континентах были вытеснены плацентарными млекопитающими
10-12 тыс. лет назад – «неолитическая революция», развитие земледелия и скотоводства
Вымирание и истребление мамонтов, шерстистого носорога, пещерного медведя, тура, тарпана и др.
Формируются типичные сообщества, свойственные разным климатическим поясам (саванны и степи, хвойные леса таежного типа, лесотундра и тундра)
Итоги развития жизни в кайнозое
Биологический прогресс покрытосеменных
Биологический прогресс насекомых
Биологический прогресс птиц и млекопитающих
Появление приматов и человека
Примеры заданий для работы на уроке при изучении тем: « Основные закономерности эволюции» и «Происхождение жизни на Земле»
Какие особенности псилофитов позволили им первыми освоить сушу? Ответ обоснуйте.
1.Появление покровной ткани – эпидермиса с устьицами для защиты от испарения.
2.Появление слаборазвитой проводящей системы для транспорта веществ.
3.Появление механической ткани для выполнения опорной функции.
4.Наличие ризоидов для закрепления в почве.
Почему покрытосеменные растения заняли на Земле господствующее положение?
1. Зародыш семян защищен околоплодником плода и обеспечен питательными веществами
2.Цветковые растения имеют различные приспособления к опылению, распространению семян, к питанию, размножению, к обитанию в различных условиях.
Какое преимущество имеют голосеменные растения по сравнению с папоротникообразными?
ОТВЕТ: Их размножение не зависит от наличия воды, зародыш внутри семян обеспечен питательными веществами.
Назовите не менее 3-х особенностей наземных растений, которые позволили им первыми освоить сушу. Ответ обоснуйте.
ОТВЕТ: 1) возникновение покровной ткани – эпидермиса с устьицами, способствующей защите от испарения; 2) появление слабо развитой проводящей системы, обеспечивающей транспорт веществ; 3) развитие механической ткани, выполняющей опорную функцию; 4) образование ризоидов, с помощью которых они закреплялись в почве.
Какие особенности строения кистеперых рыб позволили им выйти на сушу?
ОТВЕТ: Легкие и мускулистые плавники.
В чем проявляется усложнение строения кровеносной системы у земноводных по сравнению с рыбами?
ОТВЕТ: Сердце становится трехкамерным, формируются два круга кровообращения. По малому кругу кровь из желудочка поступает в легкие, насыщается кислородом и поступает в левое предсердие. По большому кругу кровь из желудочка направляется к органам тела, а оттуда в правое предсердие. Организм получает смешанную кровь.
Какие особенности строения сформировались у хордовых животных в процессе эволюции?
ОТВЕТ : Появился внутренний осевой скелет – хорда или позвоночник, нервная система в виде трубки расположилась на спинной стороне тела, появились жаберные щели в пищеварительной трубке
Какое явление называют микроэволюцией?
ОТВЕТ: Процесс образования новых подвидов и видов.
Какое явление называют макроэволюцией?
ОТВЕТ: Процесс образования надвидовых систематических групп.
Муха-осовидка сходна по окраске и форме тела с осой. Назовите тип ее защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер приспособления.
ОТВЕТ : Тип приспособления, когда незащищенный организм приобретает признаки защищенного организма называется мимикрия. Сходство с осой предупреждает возможного хищника об опасности быть ужаленным. Но эта защита не дает полной гарантии выживания, так как молодые птицы, у которых не выработался рефлекс на осу, могут ее съесть.
Какова роль кроссинговера в эволюционном процессе?
ОТВЕТ : Кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом в мейозе, приводит к разнообразию гамет и, как следствие, генетическому разнообразию потомства. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективность действия естественного отбора и возникновения большего разнообразия приспособлений к условиям окружающей среды.
Какова роль движущих сил эволюции в формировании приспособленности организмов?
ОТВЕТ : Благодаря наследственной изменчивости и половому размножению популяция становится неоднородной. В ней происходит борьба за существование, которая приводит к естественному отбору. Естественный отбор в ряду многих поколений сохраняет полезные в данных условиях признаки, так формируются приспособления к среде.
Назовите тип защитного приспособления от врагов, объясните его назначение и относительный характер у мелкой рыбки морского конька – тряпичника, обитающей на небольшой глубине среди водных растений.
ОТВЕТ : Морской конек зависает среди водорослей и становится незаметным для хищников. Сходство формы тела и окраски животного с неподвижными природными объектами называется маскировка. Но такое сходство не дает им полной гарантии выживания, так как при движении рыбы, или на открытом пространстве рыбки становятся заметными для хищников. В этом заключается относительный характер приспособленности.
Назовите тип защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер у гусеницы бабочки-пяденицы, которая живет на ветвях деревьев и в момент опасности становятся похожей на сучок.
ОТВЕТ: Подражание неподвижным телам природы (подражательное сходство), покровительственная окраска и форма – это маскировка. Гусеница неподвижно замирает на ветке и становится похожей на сучок и незаметной для насекомоядных птиц. Но это не дает полной гарантии выживания, потому что при движении и на другом фоне гусеница становится заметной для птиц.
Назовите ароморфозы, которые позволили древним земноводным освоить сушу?
ОТВЕТ: Появление легочного дыхания(позволяет усваивать атмосферный кислород), конечностей (для передвижения на суше), трехкамерного сердца и двух кругов кровообращения (усиливает обмен веществ).
Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция пресмыкающихся при освоении ими суши?
ОТВЕТ : Переход только на легочное дыхание (появление ячеистых легких); появление сухой ороговевшей кожи без желез (защита от высыхания); внутреннее оплодотворение, возникновение зародышевых и яйцевых оболочек.
Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция птиц?
ОТВЕТ: Теплокровность, 4-х камерное сердце, появление альвеолярных легких, двойное дыхание, развитие больших полушарий и др.
Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция млекопитающих?
ОТВЕТ : Теплокровность, 4-х камерное сердце, появление альвеолярных легких, появление коры больших полушарий, выкармливание детенышей молоком, живорождение, появление многослойной кожи, богатой железами
Каково значение в эволюции галапагосских вьюрков появления клювов разной формы?
ОТВЕТ : Дало возможность использовать в пищу разные корма, а это способствовало ослаблению конкуренции. В результате дивергенции признаков и изоляции популяций произошло образование новых видов.
Почему высокая численность вида является показателем биологического прогресса?
ОТВЕТ : Большая численность способствует расширению ареала, увеличивает вероятность встречи особей и их свободного скрещивания, увеличивается разнообразие особей из-за большой перекомбинации генов, обогащается генофонд вида.
Какие палеонтологические находки служат доказательствами эволюции?
ОТВЕТ : Ископаемые остатки и отпечатки древних организмов, переходные формы (например, археоптерикса), филогенетические ряды (например, лошади).
Объясните причину индустриального меланизма у бабочек березовой пяденицы с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.
Почему большинство организмов в ходе эволюции перешли к половому размножению?
ОТВЕТ: Половое размножение увеличивает разнообразие потомства, что ускоряет естественный отбор- главную направляющую силу эволюции.
Почему со временем повышается устойчивость насекомых-вредителей к ядохимикатам?
ОТВЕТ : В популяции насекомых –вредителей из-за появления мутаций со временем появляются особи, устойчивые к ядохимикатам. Эти особи сохраняются естественным отбором и их количество в последующих поколениях увеличивается. Поэтому прежние дозы или виды ядохимикатов уже перестают действовать на вредителей.
Пчеловидные мухи, не имеющие жалящего аппарата, по внешнему виду сходны с пчелами. Объясните на основе эволюционной теории возникновение данного вида приспособления.
ОТВЕТ : Вид приспособленности, когда незащищенные виды становятся похожими на защищенные виды, называется мимикрия. Причина: у разных видов могут возникнуть сходные мутации по внешним признакам. Особи, незащищенного вида, имеющие сходство с особями защищенного вида, получают преимущество в выживании (реже склевываются птицами) и распространяются в популяции.
Назовите тип приспособления, значение защитной окраски, а также относительный характер приспособленности камбалы, которая живет в морских водоемах близ дна.
ОТВЕТ : Тип окраски – покровительственная – слияние с фоном морского дна; способность изменять окраску верхней стороны тела делает рыбу незаметной на фоне грунта, позволяя скрываться от врагов и от возможной добычи. Приспособленность не помогает при движении рыбы, и она становится заметной для врагов.
Популяцию считают единицей эволюции. Обоснуйте это утверждение.
ОТВЕТ: В популяции: накапливаются мутации, приводящие к изменению генофонда; происходит миграция особей и обмен генами; происходит борьба за существование и естественный отбор
Какие органические вещества обеспечили воспроизводство организмов в период возникновения жизни?
ОТВЕТ: Нуклеиновые кислоты.
Что представляют собой полученные в лабораторных условиях коацерваты?
ОТВЕТ: Сгусток органических веществ.
В основе какой теории лежит представление о возникновении жизни на Земле химическим путем?
ОТВЕТ: Теории абиогенного синтеза.
Почему первые живые организмы были гетеротрофами?
ОТВЕТ: В первичном океане было много органических веществ, и отсутствовали автотрофы.
Почему брожение считают эволюционно более древним типом энергетического обмена, чем дыхание?
ОТВЕТ: Брожение осуществляется без участия кислорода, которого не было в атмосфере.