Эволюция

| Категория реферата: Рефераты по биологии
| Теги реферата: культурология, в контакте сообщения
| Добавил(а) на сайт: Janchukovskij.

Короткая жизнь человеческая создает психологическую преграду в понимании, а скорее в ощущении влияния больших временных промежутков на вид окружающего нас мира. В понимании процессов эволюции это, пожалуй, основная причина. Действительно, сколько споров, сколько мнений относительно причин вымирания динозавров. А ведь загадки здесь собственно и нет. И судьбу динозавров трагической собственно назвать и нельзя. Действительно, динозавры появились в конце карбона, триста миллионов лет назад. Наибольший расцвет их приходится на меловой период. Крупные археозавры исчезают к палеогеновому периоду. То есть шестьдесят миллионов лет назад. Причем вымирание их происходило несколько миллионов лет. То есть процесс этот был очень постепенным и соразмерным прогрессу их потомков - млекопитающих и птиц. Действительно, именно в конце мелового периода начинают бурно развиваться плацентарные млекопитающие. В это же время начинают бурно развиваться и птицы.

С другой стороны мы не можем сказать, что динозавры вообще вымерли, пример тому - крокодилы, вараны, змеи, черепахи, ящерицы и т.д. Конечно, низкая активность в холодное и ночное время, невозможность жизни в высоких широтах, яйца как способ размножения, слаборазвитая центральная нервная система делают динозавров не способными к конкуренции с млекопитающими. В связи с этим они смогли выжить только в условиях им благоприятствующих - экваториальная область с повышенной влажностью, болота. Выжили также мелкие виды, которые могут спрятаться в норах - ящерицы, змеи. Выжили также динозавры которые научились летать - птицы, как за счет изменения кровеносной системы, так и за счет того, что гнезда с яйцами они смогли устраивать в местах недоступных для врагов.

Имели, очевидно, определенное значение и экологические факторы - изменение климата, видового состава растительности и т.д. Есть все основания сказать, что динозавры, или вообще пресмыкающиеся послужили исходным материалом для создания природой современной структуры животного мира, состоящем в основном из рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. И, вообще говоря, смена видового состава животного мира происходила неоднократно. Так еще до появления архозавров исчезли котилозавры, а перед ними стегоцифалы. Ведь появление нового вида животного приводит к появлению новых взаимосвязей в природе. Это не может не сказаться на всех элементах составляющих природнобиологическое единство. Поэтому происходит перераспределение связей, роли, места и значения отдельных видов животных и растении.

Итак, жизнь нам представляется не как случайный набор отдельных животных и даже видов, а как гармоничное целое, в котором все элементы этого целого тесно связаны, зависят друг от друга. Причем гармония их совместного существования возникает в процессе борьбы за жизнь, в процессе естественного отбора, с учетом законов развития систем, в том числе с проявлением влияния обратных связей. Это важный момент. Жизнь природы это процесс, процесс гомеостатический. В нем происходят процессы саморегулирования и прогресса. Нарушением равновесия является быстрое изменение численности отдельных видов. Вызываться оно может как за счет внешних факторов неорганической природы, засухи например, так и факторов органической природы - эпидемии, перенаселение особями одного вида.

Реакция на такие нарушения равновесия может быть как экспоненциальной, так и колебательной. Колебания могут составлять периоды в несколько и более лет. Кроме временных проявлений колебательных процессов могут возникать и пространственные волны. Например, периодическое распространение пандемий гриппа. При этом процесс заключается в следующем: поражение гриппом происходит в виде фронта распространяющегося по Земле. После прохождения фронта остается площадь с приобретенным иммунитетом. Иммунитет проходит за два - три года. К этому времени волна гриппа проходит по всему земному шару и возвращается в это же место. Таким образом распространяются инфекционные заболевания вообще. Такие же процессы в других масштабах и проявлениях происходят во всей биосфере. Кроме того, биосфера тесно связана и с условиями на поверхности геологического характера. Причем эта связь двусторонняя, то есть также охвачена обратной связью. Естественно это также приводит к тому, что процессы могут быть устойчивыми, неустойчивыми с катастрофически проявлениями, или колебательные процессы.

Развитие многоклеточных организмов происходит постепенным изменением функций и все большей специализацией клеток. При этом в специализированных клетках изменения, определяющие специализацию, происходят непрерывно и постепенно. В неразвитом виде любая клетка может выполнять функции специализированной клетки. Так клетка одноклеточной водоросли может изменять свои геометрические размеры, следовательно, они могут выполнять функции мышечной ткани. Они реагируют на раздражения, следовательно, они могут выполнять функции нервной ткани и т.д. Таким образом, в природе вообще развитие происходит непрерывно на базе достигнутого ранее уровня в развитии.

Здесь очевидна преемственность в саморазвитии. Можно сказать, что формы реализации жизни запрограммированы на самом фундаментальном уровне. Весь процесс эволюции является иллюстрацией к этому. В самом развитом виде многоклеточный организм представлен высшими млекопитающими. Они являются последним звеном перед человеком. В связи с этим нельзя понять сущность человека, не рассмотрев основные характеристики его предшественников. Уже у высших млекопитающих, к которым мы относим плацентарные и наиболее поздних в происхождении, проявляются две основные характеристики, определяющие их место как предшественников человека:

- развитая нервная система и зачаточная психическая деятельность;

- развитая система взаимоотношений внутри вида между особями.

Все системы органов млекопитающих достигают наибольшего совершенства.
Головной мозг особенно велик и очень развита кора головного мозга. С этим связана сложность поведения млекопитающих, сильно выраженная нервная деятельность. Благодаря совершенству кровеносной, дыхательной, пищеварительной и других систем и органов у млекопитающих повышенный обмен веществ, постоянно высокая температура тела. Все это дает большие возможности для выживания. В связи с этим, млекопитающие, возникнув в конце мелового периода, быстро развились в третичном периоде, вытеснив практически полностью пресмыкающихся с поверхности земли. Большой объём мозга и соответствующее развитие и объем обеспечивающих органов и систем не позволили млекопитающим освоить и воздух. Туда постепенно были вытеснены пресмыкающиеся, превратившись в птиц.

Внешний облик млекопитающих говорит об их способности к сложной нервной деятельности, к быстрым и совершенным движениям. Тело состоит из головы, туловища, двух пар конечностей (у китообразных и сиреневых задняя пара ног атрофируется) и хвоста (у некоторых видов он атрофируется). В общей структуре тера налицо приемственность от пресмыкающихся. Характерна билатеральная симметрия, которая определяется с одной стороны тяготением
Земли, с другой потенцией к однонаправленному движению - вперед и вперед.
При движении в стороны и назад у млекопитающих, как и у всех животных с билатеральной симметрией, проявляется гораздо меньше ловкости, характерна большая голова, подвижное гибкое туловище и длинные ноги. Для наружных покровов характерно наличие волос, которые как и перья у птиц, чешуйки у рептилий происходят от чешуи рыб. Однако в развитии волос есть особенности, которые говорят о сложности эволюционной приемственности в их развитии от чешуй рыб.

Млечные железы, столь характерные для всех представителей рассматриваемого класса, представляют собой видоизмененные потовые.
Мышечная система более развита и дифференцирована, чем у пресмыкающихся.
Особенно сильно развиты мышцы, связанные с конечностями. Скелет претерпел ряд изменений, которые находятся в связи с усложнением нервной, мышечной и других систем и органов. Череп млекопитающих отличается прежде всего большими размерами мозгового отдела, в связи с чем его основание широкое. В черепе ярко выражена тенденция к срастанию отдельных костей. Каждая из костей является видоизменением соответствующих костей древних предков, например, у зародышей есть зачаток парасфеноида - кости, развитой только у костных рыб и земноводных. Очень характерно развитие нижней челюсти. Она состоит только из зубной кости. Сочленовная кость превратилась в молоточек, а угловая в барабанную, превратившись в элементы органов слуха.

У всех млекопитающих, при разной длине шеи, шейных позвонков семь, что говорит об их общем происхождении. Количество пальцев у большинства млекопитающих полное, по пяти на каждой ноге. Каждая из особенностей млекопитающих имеет свои причины, этих причин в целом две: происхождение от единого предка и условия жизни в самом широком смысле, например, постоянная высокая температура позволяет вести активный образ жизни в любое время года и суток. Это требует высокого развития органов чувств кроме зрения, в частности слуха. Это вызвало быстрый прогресс органов слуха, их чувствительности и разрешающей способности по частотам, диапазону частот.
При этом потребовалось природе на базе ранее существовавших костей черепа создать новый орган, включающий молоточек, барабанную кость,

Своя причина заключается и в том, что именно пять пальцев на конечностях, и количество и расположение глаз и т.д. Например, в принципе невозможны у млекопитающих фасеточные глаза. Во-первых, потому, что у предков зрение хрусталиковое, во-вторых, потому, что размеры глаза таковы, что с одной стороны они обладает большой светосилой, а с другой, связаны с масштабной неинвариантностью по отношению к волновым свойствам света. Можно указать и на другие причины, из которых будет совершенно ясно, что глаза у млекопитающих в принципе не могут быть другими.

Вообще говоря, условия жизни млекопитающих определяют всю совокупность характеристик животного, и в частности совокупность характеристик органов чувств. Можно подробно рассмотреть этот вопрос, за недостатком времени остановимся только на электромагнитном излучении. Его можно подразделить на гаммаизлучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, коротковолновое и длинноволновое радиоизлучение. Ясно, что имеет смысл в восприятии не всего диапазона электромагнитного излучения, а вполне определенных его участков имеющих определенное значение для животного. Животного в наибольшей, степени интересуют объекты которые могут его привлекать как корм, или отпугивать как враг. То есть его интересуют прежде всего биологические объекты, которые почти не задерживают гамма- и рентгеновское излучение. Кроме того, и естественных источников такого излучения достаточной мощности не существует, а с другое стороны облучение этим излучением большой мощности приводит к разрушению органических соединений. Таким образом эти излучения не имеют эволюционного значения для животного, а следовательно и их восприятие не является необходимым. Учитывая, что эволюционные процессы связаны и с устранением всякой избыточности, ясно, что органов для восприятия этого излучения просто не может быть. То же можно сказать и о радиоволнах. Таким образом биологически значимы ультрафиолетовое, световое и инфракрасное излучение. Эти излучения в той или иной мере животными ощущаются.

Состав и конкретные характеристики органов чувств уже определяются условиями жизни, или характеристиками экологической ниши, конкретного вида.
Ясно, что ощущение есть использование какого либо химического процесса, на прохождение которого существенно влияет излучение. Причем требуется высокая чувствительности восприятия. Как известно, важным при этих реакциях является то, что изменение комбинаций атомов возможно при резонансном отклике их на излучение, то ость каждая такая реакция возможна в узких пределах диапазона частот излучения, это требует разбиения диапазона биологически существенного излучения на узкие поддиапазоны. Естественно, что каждый из поддиапазонов требует для восприятия своих средств, которых не может быть избыточно много. В связи с этим из этих поддиапазонов выбираются наиболее значимый поддиапазоны.

Остальные измеряются или весьма грубо и неточно, или вообще игнорируются.
А более значимые поддиапазоны могут подразделяться на еще более мелкие поддиапазоны. В частности, человек, как биологический вид не воспринимает ультрафиолетового излучения, весьма грубо воспринимает инфракрасное, но зато подробно и с высоким уровнем чувствителъности, с разбиением на три поддиапазона - красный, желтый и синий, воспринимает видимый свет. Для данного вида особенности восприятия имеют свои эволюционные и экологические причины. Приматы, от которых произошёл человек, жили в теплом климате, где наблюдается почти равномерный температурный фон. Они жили в условиях обильной биомассы - растений и животный тропических лесов. Вся эта биомасса практически одинаково поглощает ультрафиолетовое излучение, а следовательно оно и не имеет информационной ценности, а следовательно и значения для данного вида животного.

Важным для примат является выделение из всей биомассы объектов представляющих гастрономический интерес или опасность. Они же отличаются малыми угловыми размерами и довольно слабыми отличиями в узком диапазоне электромагнитных волн - водимом свете. Именно поэтому в наибольшей степени у примат развилось зрение с цветовым разделением. Развитие организма системно. Печать высокоразвитости лежит на всех системах и органах.
Кровеносная система млекопитающих в связи с усложнением их организма и возрастанием интенсивности обмена веществ, прогрессивно изменилась по сравнению с кровеносной системой пресмыкающихся. Сердце четырехкамерное. Из двух аорт осталась только одна, но не правая, как у птиц, а левая. Выходит она из левого желудочка и несет чисто артериальную кровь.

Следовательно, у млекопитающих ток крови полностью отделен от венозного и все части тала получают кровь, богатую кислородом. Размеры сердца большие и строение сложнее, чем у пресмыкающихся. Нервная регуляция сердечной деятельности, как и всей кровеносной системы, очень совершенна. Сеть кровеносных сосудов, особенно капилляров, у млекопитающих значительно более разветвленная, чем у предков. Все части тела хорошо снабжаются питательными веществами и кислородом и быстро освобождаются от продуктов распада. Очень характерно строение эритроцитов. Кровь лучше свертывается, защитные функции ее больше выражены. Совершенная система дыхания, более развитая выделительная система обеспечивают более интенсивные процессы обмена у млекопитающих.

Зубы у млекопитающих очень прочны, строение их чрезвычайно сложно, они получают питание от густой сети кровеносных сосудов и связаны с многочисленными нервными окончаниями. Зубы крепко сидят в особых ячейках - альвеолах. Такие зубы могут заменить большое количество примитивных зубов.
В связи с этим у млекопитающих зубов меньше и у каждого вида постоянно. У млекопитающих зубы сильно дифференцированы и выполняют различные Функции.
Резцы служат для откусывания пищи, клыки для удержания и разрывания, коренные для размалывания и перетирания. Число зубов в значительной мере определяется функциональным разделением их и делением по челюстям и симметрии. По челюстям. и симметрии они делятся на четыре одинаковых набора. При разделении по функциям уж никак не более одного зуба данной функции может быть в одном наборе. Из этого следует, что число зубов не может быть меньше двенадцати. Обычно в зависимости от вида число зубов колеблется в пределах двадцати – пятидесяти.

Хорошее развитие ротовой полости, полная изоляция ее от носовой, мощные жевательные мышцы, очень длинный кишечник и т.д. сделало возможным усвоение млекопитающими разнообразной пищи, благодаря чему пищевые ресурсы у млекопитающих весьма обширны.

Органы размножения рядом существенных признаков отличаются от тех же органов у пресмыкающихся. Для млекопитающих, за исключением самых низших, характерно полное отделение половых путей от задней кишки. В женском половом аппарате произошли большие изменения в связи с тем, что самки большинства млекопитающих рождают вполне сформированных детенышей.
Сформирована матка, в которой происходит развитие зародышей. У примат и человека образуется простая матка из раздвоенной у менее развитых видов.
Все млекопитающие относятся к амниотам, т.е. у них во время эмбрионального развития образуется зародышевые оболочки - амнион, сероза и аллантоис. У плацентарных млекопитающих на поверхности серозы образуются выросты, и она превращается, сросшись со слизистой оболочкой внутренней поверхности матки в плаценту.

Развитие зародыша внутри организма матери стало возможным не только благодаря преобразованию зародышевых оболочек и возникновению плаценты, но и в следствие сложных физиологических приспособление материнского организма к длительному состоянию беременности. В этом приспособлении большую роль играют печень, почки, железы внутренней секреции и другие органы. В течении внутриутробного развития под защитой организма матери формируются все органы зародыша. В связи с высоким развитием нервной системы забота о потомстве у млекопитающих очень совершенна. Поэтому представители этого класса дают меньше потомства, чем пресмыкающиеся, а тем более земноводные и рыбы. Крупные млекопитающие рожают, как правило по одному детенышу.

Среди всех животных, млекопитающих выделяется обезьяна как предел развития животного перед очередным эволюционным скачком - возникновением человека. Обезьяны - достаточно многочисленная и процветающая группа, что объясняется их основными преимуществами по сравнению с другими млекопитающими: сильным развитием переднего мозга, его коры, благодаря чему их поведение сильно усложнено, они быстро приобретают новые навыки, несомненно проявляют элементы рассудочной деятельности, более развитые у высших обезьян.

С анатомической и физиологической точки зрения плацентарные животные практически исчерпали возможности эволюционного развития. Все органы у них в принципе такие же, как и у рептилий. Прогресс в развития заключался во все большем совершенствовании существовавших органов. В наибольшей степени совершенствовалась система органов размножения и мозг. И это понятно почему. Даже небольшие изменения отдельных органов в совокупности настолько усложняют организм, что его выживание без длительного содержания в тепличных условиях материнского организма становится невозможным. Но реализация такой возможности требует коренной перестройки половых органов, особенно женского организма. Мало того, даже по рождению детёныша требуется ещё длительный период до его полного становления. А это в свою очередь требует соответствующего поведения матери, животных в стаде, а, следовательно, и высокого совершенства нервной системы, стадной организации, взаимоотношений между полами. Таким образом, количественные изменения в приспособительных возможностях животных приводят к качественному изменению как индивидуальных характеристик особей, их взаимоотношений, так и экологической ситуации.