ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

1 Общие представления о происхождении и эволюции жизни на Земле.

2 Эволюция растений.

3 Эволюция животных.

1 Общие представления о происхождении и эволюции жизни на Земле.Вопрос о путях происхождения жизни на Земле является дискуссионным. Первым шагом на пути возникновения жизни на Земле стал небиологический (абиогенный) синтез органических молекул из неорганических, что подтверждается проведенными ранее опытами многих ученых, в первую очередь Ж. Леба (1912), С. Миллера (50-е годы 20-го века). Вторым шагом на пути возникновения жизни был процесс концентрирования органических веществ, согласно теории академика А.И. Опарина, путем образования коацерватов. Явление коацервации состоит в том, что высокомолекулярные вещества отделяются от раствора в виде более концентрированного раствора, который, оставаясь жидкостью, расслаивается на два несмешивающихся раствора. Более концентрированный раствор и называют коацерватом. Коацерваты способны к росту, дроблению, в них протекают реакции, приводящие к синтезу более сложных органических соединений, внутрь коацерватов могут поступать из раствора те или иные вещества, и этот процесс имеет обратный характер. Таким образом, на уровне коацерватов проявляются особенности, характерные для живых организмов, и коацерваты могли послужить той основой, благодаря которой химическая эволюция вышла на новый уровень биологической эволюции. Третьей, и последней, ступенью к возникновению жизни явилось появление процесса самовоспроизведения молекул. Полинуклеотиды – РНК и ДНК содержатся во всех живых системах, от самых простых до самых сложных. Возможно, первыми самовоспроизводящимися молекулами были полинуклеотиды. Только первобытные молекулы являлись значительно проще, процесс редупликации (удвоения) происходил у них медленнее. Однако сборка на молекуле такой же по составу и структуре другой молекулы означала возникновение нового принципа химического синтеза – матричного синтеза, столь характерного для живых систем. В истории перехода от коацерватов (или других структур) к простейшей системе, способной к самовоспроизведению, еще многое остается неясным. Но только с приобретением механизмов поддержания устойчивости и с появлением механизмов передачи наследственных свойств от поколения к поколению коацерваты могли превратиться в живые организмы. Огромный шаг вперед был сделан в тот момент, когда произошло объединение нуклеиновых кислот и полипептидов, и они стали совместно осуществлять процесс самовоспроизведения. Этот упорядоченный процесс самовоспроизведения, допускавший изменчивость, лег в основу отбора и всей органической эволюции, которая осуществлялась на протяжении длительного времени и продолжает осуществляться. Жизнь на Земле возникла примерно 3,5 - 4 млрд. лет назад абиогенным путем. В настоящее время «живое» происходит только от «живого», т.е. биогенно. Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Древнейшими представителями жизни на Земле являются прокариоты, с ними связано происхождение эукариот. Эволюция последних сопровождалась переходом от одноклеточности к многоклеточности через возникновение колониальности. В дальнейшем имело место последовательное формирование у организмов тканей, возникновение органов и систем органов.*

2 Эволюция растений.Остатки зеленых водорослей обнаруживают в архее. В протерозое (в морях) имеются разные представители зеленых и золотистых водорослей, появляются первые прикрепленные ко дну водоросли. Крупные

*Примечание: более подробно общие представления о происхождении жизни на Земле, об эволюции живой природы имеются в учебниках; рекомендуем проработать данный материал по книге А.В. Яблокова, А. Г. Юсуфова (1989), также может быть полезной работа с учебным пособием И.Ф. Рассашко, А.В. Гаврилова, В.И. Толкачева (1999).

эволюционные события наблюдаются в палеозое: в начале палеозоя встречаются зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну, в толще воды – золотистые, диатомовые, красные водоросли и др.; в силуре имеет место выход растений на сушу, появление первых наземных растений – риниофитов (псилофитов). Начальные этапы эволюции наземных растений связаны с возникновением мохообразных, папоротникообразных и голосеменных. В меловом периоде мезозойской эры появляются покрытосеменные, они распространяются и завоевывают обширные пространства. В современную эпоху покрытосеменные достигают расцвета и являются преобладающей группой в царстве растений.

Магистральные направления в эволюции растений: переход от гаплоидности к диплоидности, выход растений на сушу, утрата связи процесса полового размножения с наличием воды, переход от наружного оплодотворения к внутреннему, возникновение двойного оплодотворения, дифференциация тела на корень, стебель, лист, развитие сети проводящей системы; появление цветка, семени и плода и др. Эволюция основных групп растений представлена на рисунке 9.

3 Эволюция животных. Возникновение животных в ископаемых остатках не прослеживается. Первые останки животных находят в морских отложениях протерозоя, возраст которых превышает 1 млрд. лет. Первые многоклеточные животные представлены несколькими типами: губки, кишечнополостные, плеченогие, членистоногие. В кембрийском периоде палеозоя существовали (в морях) все основные типы животных. Облик фауны определяли многочисленные хелицеровые, губки, кораллы, иглокожие, плеченогие, разнообразные моллюски, трилобиты. После кембрия эволюция животных характеризовалась специализацией и совершенствованием основных типов. В ордовике обнаружены останки позвоночных – щитковые (сходны с современными круглоротыми). В силуре появились животные, дышащие воздухом. Первыми обитателями суши были паукообразные, напоминавшие по строению современных скорпионов. В водоемах происходило бурное развитие низших позвоночных. В девоне возникают двоякодышащие, кистеперые и лучеперые рыбы. Лучеперые дали начало современным костистым рыбам, а кистеперые – первичным земноводным (стегоцефалам). Последние появились в верхнем девоне; примерно в это же время возникла прогрессивная группа животных – насекомые. В каменноугольном периоде появляются первые пресмыкающиеся, что определило начало активного завоевания суши позвоночными. В пермском периоде исчезают стегоцефалы и широко распространяются рептилии. От примитивных рептилий развивается ветвь, приведшая (через терапсид) к возникновению млекопитающих. В конце палеозоя претерпевают бурное развитие разнообразные рептилии, они продолжают процветать в мезозойскую эру, осваивая воздушную среду (птерозавры), вторично возвращаясь в водную среду (ихтиозавры, плезиозавры). В триасе мезозойской эры от одной из групп рептилий возникают птицы, сочетавшие признаки рептилий и птиц. В меловом периоде продолжается специализация рептилий; в мире насекомых происходят знаменательные события - начинается активная сопряженная эволюция энтомофильных растений и насекомых-опылителей. В конце мезозоя возникают плацентарные млекопитающие. В условиях похолодания исключительные преимущества получают теплокровные животные. Кайнозойская эра – время расцвета насекомых, птиц и млекопитающих.

Магистральные направления в эволюции животных: переход от радиальной к двусторонней симметрии тела; усиление структурированности организма; развитие подвижности (в поисках пищи) и появление органов передвижения; связанное с подвижностью возникновение сократимости и образование мышечных клеток, мышечных волокон и мышечной системы; возникновение подвижного скелета; развитие центральной нервной системы; усложнение процесса онтогенеза; развитие социальности в ряде ветвей древа животных. Историческое развитие животного мира представлено на рисунке 10.

Все царства живой природы имеют общее происхождение, но дальнейшие пути развития основных стволов древа жизни различны и по направлениям, и по результатам. По мере развития новых групп организмов происходит многократное усложнение среды жизни – биосферы. Увеличивающееся разнообразие жизни становится причиной ее дальнейшей эволюции.

Вопросы для закрепления материала.

1. Перечислите и дайте характеристику основных эр и периодов геохронологической шкалы.

2. Основные характеристики жизни.

3. Что явилось первым шагом на пути возникновения жизни на Земле?

4. В чем состоит суть теории академика А.И. Опарина? Другие гипотезы о происхождении жизни на Земле.

5. Магистральные направления в эволюции растений и животных.

6. Родословное древо растений.

7. Родословное древо животных.

8. Основные этапы в эволюции биосферы в целом.

9. Выход растений и животных на сушу, значение этого события для дальнейшей эволюции.

10. Как современной наукой об эволюции живой природы решается проблема монофилии и полифилии?

11. Какими факторами определяется направленность биологической эволюции (внутренними или внешними)?