Чарльз дарвин о причинах эволюции живого мира. Процесс эволюции животных, или история развития фауны на земле. Дальнейшее развитие ранних млекопитающих

Слайд 3

Основные понятия.

• Наследственность
• Изменчивость: определённая и неопределённая
• Борьба за существование
• Естественный отбор

Слайд 4

Чарлз Дарвин (1809 – 1882 гг)

Научное объяснение причин многообразия органического мира, его изменения и развития дал во второй половине XIX в. английский ученый Чарлз Дарвин. Многообразие видов образовалось благодаря постоянно возникающим наследственным изменениям и естественному отбору («Происхождение видов»)

Слайд 5

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина.

Основные свойства живых организмов

• наследственность
• изменчивость
• Наследственная
• неопределённая
• Ненаследственная
• определённая

Слайд 6

Наследственность

• Наследственность -способность организмов передавать потомкам свои видовые и индивидуальные признаки или свойства.
• Так, у определенного вида животных рождаются потомки, похожие на своих родителей. Наследственными могут быть и некоторые индивидуальные признаки животных, например цвет шерсти и жирность молока у млекопитающих.

Слайд 7

Изменчивость

• Изменчивость - способность организмов существовать в различных формах, реагируя на влияние окружающей среды.
• Изменчивость проявляется в индивидуальных особенностях каждого организма. В природе не существует двух абсолютно одинаковых животных. Рожденные детеныши отличаются от каждого из своих родителей окраской, ростом, поведением и другими признаками.

Причины различия между животными:

• количество и качество потребляемой пищи;
• колебания температуры и влажности;
• наследственность самого организма.

Слайд 8

Определённая изменчивость.

• Под определенной изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение одинаковых изменений у родственных животных в одинаковых условиях среды обитания.
• Так, густой мех забайкальских белок сменился на редкий при акклиматизации их в лесах Кавказа. Содержание кроликов в условиях пониженных температур приводит к густоте их меха. Недостаток пищи ведет к задержке роста животных.
• Вывод: Определенная изменчивость есть прямое приспособление животных к изменившимся условиям среды. Такая изменчивость не передается потомкам.

Слайд 9

Неопределённая наследственность.

• Под неопределенной наследственной изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение разнообразных изменений у ряда родственных животных при действии одинаковых (сходных) условий. Она наследственна и индивидуальна, так как возникает случайно у одной особи вида и передается по наследству.
• Примером является появление овец с короткими ногами, отсутствие пигмента в перьевом покрове птиц или в шерсти млекопитающих.

Слайд 10

Естественный отбор – одна из причин эволюции.

• Естественный отбор - это выживание животных, лучше других приспособленных к условиям существования в дикой природе, обладающих (по сравнению с другими) теми или иными преимуществами строения или поведения. Условия существования животных являются отбирающим фактором.
• Животные способны размножаться в геометрической прогрессии.

Вывод Дарвина:Слайд 13

Источники материалов.

В.В. Латюшин, В.А. Шапкин учебник по биологии для 7 класса «Биология. Животные»

Посмотреть все слайды

Череп ихтиостеги был похож с черепом лопастопёрой рыбы Eusthenopteron , но выраженная шея отделяла тело от головы. В то время как у ихтиостеги было четыре сильных конечности, форма его задних ног подсказывает, что это животное не проводило все свое время на суше.

Первые рептилии и амниотическое яйцо

Вылупление черепахи из яйца

Одним из величайших эволюционных новшеств каменноугольного периода (360 - 268 миллионов лет назад) было амниотическое яйцо, которое позволило ранним рептилиям уходить из прибрежных местообитаний и колонизировать сухие районы. Амниотическое яйцо позволило предкам птиц, млекопитающих и рептилий размножаться на суше, и не допустить высыхание эмбриона внутри, поэтому можно было обходиться без воды. Это также означало, что в отличие от амфибий, рептилии могли производить меньше яиц в любой момент времени, поскольку риски гибели детенышей снизились.

Самая ранняя дата развития амниотического яйца - около 320 миллионов лет назад. Однако рептилии не подвергались какой-либо значительной адаптивной радиации еще около 20 миллионов лет. Современное мышление состоит в том, что эти ранние амниоты все еще проводили время в воде и выходили на берег, главным образом, чтобы откладывать свои яйца, а не питаться. Только после эволюции травоядных появились новые группы рептилий, способных использовать обильное флористическое разнообразие каменноугольного периода.

Гилономус

Ранние рептилии принадлежали к отряду, названному капторинидами. Гилономусы были представителями этого отряда. Это были маленькие животные размером с ящерицу, с черепами амфибий, плечами, тазом и конечностями, а также промежуточными зубами и позвонками. Остальная часть скелета была рептильной. Многие из этих новых «рептильных» особенностей также заметны у маленьких, современных амфибий.

Первые млекопитающие

Диметродон

Основной переход в эволюции жизни произошел, когда млекопитающие развились из одной линии рептилий. Этот переход начался во время пермского периода (286 - 248 миллионов лет назад), когда группа рептилий, которая включала диметродонов, породила «ужасных» терапсидов. (Другие крупные ветви, завропсиды, породили птиц и современных рептилий). Эти млекопитающие-рептилии, в свою очередь, породили цинодонт, таких как тринаксодон (Thrinaxodon ) во время триасового периода.

Тринаксодон

Эта эволюционная линия обеспечивает отличную серию переходных окаменелостей. Развитие ключевой особенности млекопитающих, наличие единственной кости в нижней челюсти (по сравнению с несколькими у рептилий), можно проследить в истории окаменелостей этой группы. Она включает в себя прекрасные переходные окаменелости, Diarthrognathus и Morganucodon , чьи нижние челюсти имеют как рептильные, так и млекопитающие сочленения с верхними. Другие новые особенности, обнаруженные в этой линии, включают развитие различных видов зубов (особенность, известная как гетеродонтность), формирование вторичного нёба и увеличение зубной кости в нижней челюсти. Ноги расположились непосредственно под телом, эволюционное продвижение, которое происходило у предков динозавров.

Конец пермского периода был отмечен, возможно, самым большим . По некоторым оценкам, до 90% видов вымерли. (Недавние исследования предположили, что это событие было вызвано падением астероида, спровоцировавшем изменения климата.) В течение последующего триасового периода (248 - 213 миллионов лет назад) выжившие особи после массового вымирания начали занимать свободные экологические ниши.

Однако в конце пермского периода были динозавры, а не млекопитающие-рептилии, которые воспользовались новыми доступными экологическими нишами для диверсификации в доминирующих наземных позвоночных. В море у лучепёрых рыб начался процесс адаптивной радиации, который сделал их класс наиболее богатым видами из всех классов позвоночных.

Классификация динозавров

Одно из основных изменений в группе рептилий, породивших динозавров, заключалось в позе животных. Изменилось расположение конечностей: ранее они выступали по бокам, а затем начали расти непосредственно под телом. Это имело серьезные последствия при передвижении, поскольку позволило выполнять более энергосберегающие движения.

Трицератопс

Динозавры, или «ужасные ящерицы», делятся на два отряда, исходя из строения тазобедренного сустава: ящеротазовые и птицетазовые. Птицетазовые включают Трицератопс, Игуанодон, Гадрозавров и Стегозавров). Ящеротазовые далее подразделяются на теропод (например, целофиз и тираннозавр рекс) и завропод (например, апатозавр). Большинство ученых согласны с тем, что от динозавров теропод.

Хотя динозавры и их непосредственные предки доминировали в наземных мира во время триаса, млекопитающие продолжали развиваться в это время.

Дальнейшее развитие ранних млекопитающих

Млекопитающие являются развитыми синапсидами. Синапсиды - одна из двух великих ветвей генеалогического древа амниот. Амниоты - это группа животных, которые характеризуются наличием зародышевых оболочек, включая рептилий, птиц и млекопитающих. Другая крупная амниотическая группа, Диапсид, включает птиц и всех живых и вымерших рептилий, кроме черепах. Черепахи принадлежат к третьей группе амниот - Анапсид. Члены этих групп классифицируются по числу отверстий в височной области черепа.

Диметродон

Синапсиды характеризуются наличием пары дополнительных отверстий в черепе за глазами. Это открытие дало синапсидам (и аналогичным образом диапсидам, у которых есть две пары отверстий), более сильные мышцы челюстей и лучшие способности кусать, по сравнению с ранними животными. Пеликозавры (такие как Диметродон и Эдафозавр) были ранними синапсидами; они были млекопитающими-рептилиями. Позднее синапсиды включали терапсид и цинодонт, которые жили во время триасового периода.

Цинодонт

Цинодонты обладали многими характерными особенностями млекопитающих, включая уменьшенное количество или полное отсутствие поясничных ребер, предполагающих наличие диафрагмы; хорошо развитые клыки и вторичное небо; увеличенный размер зубного ряда; отверстия для нервов и кровеносных сосудов в нижней челюсти, что свидетельствует о наличии вибриссов.

Около 125 миллионов лет назад млекопитающие уже стали разнообразной группой организмов. Некоторые из них были бы похожи на сегодняшних однопроходных (например, на утконоса и эхидну), но также присутствовали ранние сумчатые (группа, которая включает в себя современных кенгуру и опоссумов). До недавнего времени считалось, что плацентарные млекопитающие (группа, к которой принадлежат большинство живых млекопитающих) имели более позднее эволюционное происхождение. Однако недавние обнаруженные окаменелости и данные ДНК свидетельствуют о том, что плацентарные млекопитающие намного старше, и возможно, развивались более 105 миллионов лет назад.

Обратите внимание, что сумчатые и плацентарные млекопитающие дают отличные примеры конвергентной эволюции, где организмы, которые не особенно тесно связаны, развили аналогичные формы тела в ответ на аналогичные воздействия окружающей среды.

Плезиозавры

Однако, несмотря на то, что у млекопитающих было то, что многие считают «продвинутостью», они все еще были второстепенными игроками на мировой арене. Когда мир вошел в юрский период (213 - 145 миллионов лет назад), доминирующими животными на суше, в море и в воздухе были рептилии. Динозавры, более многочисленные и необычные, чем во время триаса, были главными наземными животными; крокодилы, ихтиозавры и плезиозавры управляли морем, а воздух был заселен птерозаврами.

Археоптерикс и эволюция птиц

Археоптерикс

В 1861 году интригующая окаменелость была обнаружена в юрском известняке Зольнхофен на юге Германии, источнике редких, но исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей. Ископаемое, казалось, сочетало в себе черты как птиц, так и рептилий: скелет рептилий, сопровождаемый ясным отпечатком перьев.

В то время как археоптерикс первоначально был описан как пернатая рептилия, его долгое время считали переходной формой между птицами и рептилиями, что сделало это животное одним из самых важных ископаемых, когда-либо обнаруженных. До недавнего времени это была самая ранняя из известных птиц. Недавно ученые поняли, что археоптерикс имеет большее сходство с манирапторами, группой динозавров, которая включает в себя печально известных велосирапторов из «Парка юрского периода», чем с современными птицами. Таким образом, археоптерикс обеспечивает сильную филогенетическую связь между этими двумя группами. Ископаемые птицы были обнаружены в Китае, которые даже старше археоптерикса, а другие открытия пернатых динозавров поддерживают теорию о том, что тероподы развивали перья для изоляции и терморегулирования, прежде чем птицы использовали их для полета.

Более пристальное изучение ранней истории птиц является хорошим примером концепции, согласно которой эволюция не является ни линейной, ни прогрессивной. Линия птиц беспорядочная, и проявляется множество «экспериментальных» форм. Не все достигли возможности летать, а некоторые выглядели совсем не так, как современные птицы. Например Микрораптор гуи, который, по-видимому, был летающим животным, и имел асимметричные перья полета на всех четырех конечностях, относился к дромеозавридам. Археоптерикс сам по себе не принадлежал к родословной, из которой развивались настоящие птицы (Neornithes ), но был членом ныне вымерших энанциорнисовых птиц (Enantiornithes ).

Конец эпохи динозавров

Динозавры распространились по всему миру во время юрского периода, но в течение последующего мелового периода (145 - 65 миллионов лет назад) их видовое разнообразие сокращалось. Фактически, многие из типично мезозойских организмов, таких как аммониты, белемниты, ихтиозавры, плезиозавры и птерозавры, в это время были в упадке, несмотря на то, что они все еще порождали новые виды.

Возникновение цветущих растений во время раннего мелового периода вызвало крупную адаптивную радиацию среди насекомых: появились новые группы, такие как бабочки, мотыльки, муравьи и пчелы. Эти насекомые выпивали нектар из цветов и выступали в качестве опылителей.

Массовое вымирание в конце мелового периода, 65 миллионов лет назад, уничтожило динозавров вместе с любыми другими наземными животными весом более 25 кг. Это проложило путь для расширения млекопитающих на суше. В море в это время рыба снова стала доминирующим таксоном позвоночных.

Современные млекопитающие

В начале палеоцена (65 - 55,5 миллионов лет назад) мир остался без наземных животных большого размера. Эта уникальная ситуация стала отправной точкой для большой эволюционной диверсификации млекопитающих, которые ранее были ночными животными размером с мелких грызунов. К концу эпохи эти представители фауны заняли многие из свободных экологических ниш.

Самые старые подтвержденные окаменелости приматов насчитывают около 60 миллионов лет. Ранние приматы эволюционировали от древних ночных насекомоядных, что-то вроде землероек, и напоминали лемуров или долгопят. Они были, вероятно, древесными животными и обитали в или субтропических лесах. Многие из их характерных особенностей хорошо подходили для этой среды обитания: руки, предназначенные для захвата, вращающиеся плечевые суставы и стереоскопическое зрение. У них также был относительно большой размер мозга и когти на пальцах.

Самые ранние известные окаменелости большинства современных отрядов млекопитающих появляются за короткий период во время раннего эоцена (55,5-37,7 миллионов ​​лет назад). Обе группы современных копытных животных - Парнокопытные (отряд к которому относятся коровы и свиньи) и Непарнокопытные (включая лошадей, носорогов и тапиров) стали широко распространенными по всей Северной Америке и Европе.

Амбулоцетус

В то же время, когда млекопитающие диверсифицировались на суше, они также возвращались к морю. Эволюционные переходы, которые привели к китам, были тщательно изучены в последние годы с обширными ископаемыми находками из Индии, Пакистана и Ближнего Востока. Эти ископаемые указывают на изменение от наземных Мезонихий, которые являются вероятными предками китов, к таким животным, как Амбулоцетусы и примитивные киты, называемые Археоцетами.

Тенденция к более прохладному глобальному климату, произошедшему в эпоху олигоцена (33,7-22,8 миллионов лет назад), способствовала появление трав, которые должны были распространиться на обширные луга в течение последующего миоцена (23,8 - 5,3 миллионов лет назад). Это изменение в растительности привело к эволюции животных, таких как более современные лошади, с зубами, которые могли справиться с высоким содержанием кремнезёма в травах. Тенденция к охлаждению климата также затронула океаны, сократив количество морских планктонов и беспозвоночных.

Хотя данные ДНК свидетельствуют о том, что гоминиды эволюционировали во время олигоцена, обильные окаменелости не появлялись до миоцена. Гоминиды, на эволюционной линии, ведущей к людям, впервые появляются в летописи окаменелостей в плиоцене (5,3 - 2,6 миллионов лет назад).

Во время всего плейстоцена (2,6 млн - 11,7 тыс. лет назад) было около двадцати циклов холодного ледникового периода и теплых межледниковых периодов с интервалами около 100 000 лет. Во время ледникового периода ледники доминировали над ландшафтом, снег и лед распространялись в низинах, и транспортировали огромное количество пород. Поскольку на льду было заперто много воды, уровень моря снизился до 135 м, чем в настоящее время. Широкие наземные мосты позволили перемещаться растениям и животным. В теплые периоды большие площади снова погружались под воду. Эти повторяющиеся эпизоды фрагментации окружающей среды приводили к быстрой адаптивной радиации многих видов.

Голоцен - это текущая эпоха геологического времени. Другим термином, который иногда используется, является Антропоцен, потому что его основной характеристикой являются глобальные изменения, вызванные деятельностью человека. Однако этот термин может вводить в заблуждение; современные люди уже были созданы задолго до начала эпохи. Голоценовая эпоха началась 11,7 тысяч лет назад и продолжается до сегодняшнего дня.

Мамонты

Когда на Земле наступило потепление, уступила дорогу . По мере изменения климата очень крупные млекопитающие, которые приспособились к сильному холоду, такие как и шерстистый носорог, вымерли. Люди, однажды зависящие от этих «мега млекопитающих», как основного источника пищи, переключились на меньших животных и начали собирать растения, чтобы дополнить свой рацион питания.

Доказательства показывают, что около 10 800 лет назад климат подвергся резкому холодному повороту, который длился несколько лет. Ледники не вернулись, но животных и растений было мало. По мере того, как температура начала восстанавливаться, популяции животного мира росли, и появились новые виды фауны, которые существуют и сегодня.

В настоящее время эволюция животных продолжается, поскольку возникают новые факторы, которые вынуждают представителей животного мира приспосабливаться к изменениям окружающей их среды.

История животных изучена наиболее полно в связи с тем, что они обладают скелетом и по­этому лучше закрепляются в окаменелых остатках. Самые ранние следы животных об­нару­живаются в конце докембрия (700 млн. лет). Предполагается, что первые животные про­изошли либо от общего ствола всех эукариот, либо от одной из групп древнейших водорос­лей. Наиболее близки к предкам простейших животных (Pro­tozoa) одноклеточ­ные зеле­ные водоросли. Не случайно, например, эвглену и воль­вокс, способных и к фо­тосин­тезу, и к ге­теротрофному пи­танию, ботаники относят к типу зеленых водорослей, а зоологи - к типу простей­ших животных. За всю исто­рию животного мира возник­ло 35 типов, из которых 9 вы­мерло, а 26 существуют до сих пор.

Разнообразие и количест­во палеонтологических доку­ментов в истории животных резко воз­растают в породах, датируемых менее 570 млн. лет. В течение примерно 50 млн. лет до­вольно быстро появляются почти все типы вторичнополостных живот­ных с прочным скеле­том. Широко были распространены в морях силура трилобиты. Возникновение типа хордо­вых (Chordata) относится ко времени менее 500 млн. лет. Комплек­сы хорошо сохранив­шихся ископаемых найдены в сланцах Бергеса (Колумбия), содержащих остатки беспозво­ночных, в част­ности мягкотелых организмов типа Annelida, к которому при­над­лежат совре­менные дождевые черви.

Начало палеозоя отмечено образованием многих типов живот­ных, из которых примерно треть существует в настоящее время. Причины такой активной эволюции остаются неяс­ными. В позднекембрийское время появляются первые рыбы, представленные бесчелю­ст­ными-Agnata. В дальнейшем они почти все вымерли, из современных потомков со­храни­лись миноги. В девоне возникают челюстные рыбы в результате таких круп­ных эволюцион­ных преобразований, как превращение передней пары жаберных дуг в челю­сти и формиро­вание парных плав­ников. Первых челюстноротых представляли две группы: лучеперые и лопастеперые. Почти все ныне живущие рыбы - потомки лучепе­рых. Лопастеперые пред­ставлены сейчас только двоякодышащими и небольшим числом релик­товых морских форм. Лопастеперые имели в плавниках костные опорные эле­менты, из которых развились конеч­ности первых обитателей су­ши. Ранее из группы ло­пастеперых возникли амфибии, следова­тельно, все четверо­ногие позвоночные имеют своим далеким предком эту исчезнувшую группу рыб.

Наиболее древние пред­ставители амфибий - ихтиостеги обнаружены в верхне­девонских отложениях (Гренландия). Эти животные обладали пятипалыми конечностя­ми, с помо­щью которых они могли переползать по суше. Все же ряд признаков (настоящий хвосто­вой плавник, покрытое мелкими че­шуйками тело) свидетельствует о том, что ихтиостеги оби­тали преиму­щественно в водоемах. Конкуренция с кистеперыми рыбами застав­ляла этих первых земноводных занимать промежуточные между водой и сушей местообита­ния.

Расцвет древних амфибий приурочен к карбону, где они были представлены большим раз­нообразием форм, объединяемых под названием «стегоцефалы». Среди них наиболее выде­ляются лабиринтодонты и крокодилообразные. Два отряда современных амфибий - хво­статые и безногие (или червяги) - произошли, вероятно, от других ветвей стего­цефалов.

От примитивных амфибий ведут свое начало рептилии, ши­роко расселившиеся на суше к концу пермского периода благо­даря приобретению легочного дыхания и оболочек яиц, за­щи­щающих от высыхания. Среди первых рептилий особенно выде­ляются котилозавры - небольшие насекомоядные животные и активные хищники - терапсиды, уступившие в триасе место ги­гантским рептилиям, динозаврам, появившимся 150 млн. лет назад. Вполне вероятно, что последние были тепло­кровными животными. В связи с теплокров­ностью ди­нозавры вели активный образ жизни, чем можно объяснить их длитель­ное господство и со­существование с млекопитающими. Причины вымирания динозавров (примерно 65 млн. лет назад) неизвестны. Предполагают, в частности, что таковое могло быть следствием массо­вого уничтожения яиц динозавров примитивными млекопи­таю­щими. Более правдоподоб­ной кажется гипотеза, согласно которой вымирание динозав­ров связано с резкими колеба­ни­ями климата и уменьшением растительной пищи в мело­вом периоде.

Уже в период господства динозавров существовала предковая группа млекопи­тающих - небольших по размеру с шерстным покро­вом животных, возникших от одной из ли­ний хищных терапсид. Млекопитающие вы­ходят на передний край эво­люции благодаря таким прогрессивным адаптациям, как плацента, вскармлива­ние потомства молоком, бо­лее разви­тый мозг и связан­ная с этим большая актив­ность, теплокровность. Зна­читель­ного разнооб­разия млекопитающие достигли в кайнозое, появились при­маты. Третич­ный период был временем расцвета млекопитающих, но многие из них вскоре вымерли (например, ирланд­ский олень, саблезубый тигр, пещерный медведь).

Прогрессивная эволюция приматов оказалась уникальным явлением в истории жизни, в итоге она привела к возникно­вению человека.

Наиболее существенные черты эволюции животного мира заключались в следующем: 1) Прогрессивное развитие многоклеточности и связанная с ним специализация тканей и всех систем органов. Свободный образ жизни (способность к перемещению) в значи­тельной мере определил совершенствование форм по­ведения, а также автономизацию онтогенеза - относительную независимость индивидуального развития от колебаний факторов среды на основе развития внутренних регуляторных систем. 2) Возникновение твердого скелета: на­ружного - у членистоно­гих, внутреннего - у позвоночных. Такое разделение определило разные пути эволюции этих типов животных. Наружный скелет членистоногих препятство­вал увеличению размеров тела, именно поэтому все насекомые представлены мелкими фор­мами. Внут­ренний скелет позвоночных не ограничивал уве­личение размеров тела, достиг­ших максимальной величины у мезозойских репти­лий - динозавров, ихтиозавров. 3) Воз­никновение и совершен­ствование централизованно-дифференцированной стадии органино­полостных до млекопитаю­щих. На этой стадии прои­зошло разделение насекомых и позво­ночных. Развитие центральной нервной сис­те­мы у насекомых характери­зуется совершенст­вованием форм поведения по типу нас­ледственного закрепления инстинктов. У позвоноч­ных развился головной мозг и сис­тема условных рефлексов, наблюдается ярко выражен­ная тенденция к повышению сред­ней выживаемости от­дельных особей.

Этот путь эволюции поз­воночных привел к развитию форм группового адаптивно­го по­ве­дения, финальным событием которого стало возникновение биосоциаль­ного суще­ства - челове­ка.