Сложно представить, что когда-то наша планета выглядела совсем иначе. Все было другим: растения, животные, атмосфера, вода. Многие миллионы лет Земля претерпевала изменения, которые привели ее к сегодняшнему положению дел. Эти изменения носят периодический характер и имеют свое научное название - эволюция. Попробуем разобраться, что она собой представляет и как протекали её процессы.
Понятие об эволюции
Если давать определение с точки зрения биологической науки, то тогда можно сказать так. Эволюция - это необратимые изменения во времени, происходящие в живых организмах и приводящие к закреплению на генетическом уровне вновь приобретенных признаков, позволяющих им приспосабливаться к любым условиям окружающей среды.
При этом единицей эволюционного процесса является не каждая конкретная особь, ведь существуют целые группы, состоящие из одинаковых организмов. Поэтому представление об элементарном звене этого масштабного процесса долгое время было неоднозначным. Современные ученые в один голос заявляют, что единицей эволюционного процесса является популяция.
Сам процесс любой человек может проследить на конкретном примере из природы, если задастся такой целью. Так, очень наглядным является появление приспособлений для соответствующего образа жизни у кротов, сопряженное с полной потерей зрения. Ведь под землей нет света, следовательно и зрение не важно. Зато обонянию этих существ можно позавидовать. Чувствуют запах земляного червя за несколько десятков метров!
При этом очевидно, что предковые формы этих животных вели наземный образ жизни и не были лишены ни зрения, ни передних конечностей нормального строения. Конечно, произошло это преобразование не сразу. Многие столетия, тысячелетия и даже миллионы лет понадобились матушке-природе, чтобы привести кротов к такому виду, в котором они известны нам сейчас. И так со всеми организмами. При этом не следует думать, что мы живем в стационарном мире, где биомасса полностью стабильна и сформирована.
Эволюция протекает и сейчас, подвергая изменениям всех животных, растений, микроорганизмов, даже человека. Просто происходит это на генетическом уровне, и не может быть замечено современниками.
Терминология эволюционного учения
Существует целый ряд понятий, которыми следует научиться оперировать, чтобы иметь представление об эволюции и процессах, ее сопровождающих. С течением времени, накоплением базы теоретических знаний и обобщением всего получаемого материла, возникали и термины, которыми обозначались те или иные организмы и смены их состояний, действия, явления природы. К эволюции относятся многие метаморфозы и процессы, однако дадим определение основным из них.
- Наследственность - способность организмов передавать своему потомству признаки, закрепленные в генотипе. Благодаря ей существуют идентичные особи, которые формируют целые популяции.
- Изменчивость - такая особенность у организмов, появляющаяся с рождения и сохраняющаяся в течение жизни, которая позволяет приобретать новые черты, комбинируя генотипы отца и матери.
- Мутации - важная часть рассматриваемого явления. Единицей эволюционного процесса является, конечно, не мутация. Однако это движущая сила изменений во времени.
- Борьба за существование - естественное соперничество особей за территорию, пищу, выгодное место для жизни, воду, самку и так далее. Именно эта борьба определяет количество животных и растений, их силу и выносливость. Те, что выживают, становятся сильнее и оставляют, соответственно, более выносливое и приспособленное потомство.
- Естественный отбор - осуществляемый самой природой процесс, определяющий в жизни место каждой особи, ограничивающий их численность, лимитирующий прогрессию в размножении и выживании.
- Единица эволюционного процесса - это популяция. Именно группа схожих организмов, передающая внутри себя определенный набор признаков потомству и имеющая одинаковый набор морфологических, физиологических и анатомических особенностей, определяет наименьшую структурную единицу процесса развития.
Для полного понимания рассматриваемого явления следует четко уяснить и такие экологические понятия, как вид, род, популяция, биоценоз, биомасса, биосфера и прочие.
История развития эволюционного учения
Понятие об эволюции как процессе развития пришло к людям не сразу. Изначально об изменениях растений и животных упоминалось еще в древности. Тогда мудрецы, философы и исследователи заметили, что с течением времени особи меняются, многие имеют схожие признаки. Среди самых знаменитых умов были такие:
- Фалес.
- Ксенофан.
- Гераклит.
- Алкмеон.
- Эмпедокл.
- Платон.
- Аристотель.
- Гиппократ и другие.
Средние века и новое время
В эпоху Средневековья самой распространенной теорией зарождения и развития жизни была креоцеонистская. Бог считался единым творцом, создавшим Землю такой, какая она есть, и всякие иные взгляды не считались возможными. Это затормозило развитие истинных представлений на долгое время.
Позже, когда прошла эпоха географических первооткрытий и стало известно об огромном разнообразии жизни на Земле, пришла пора теоретического объяснения этого многообразия. Тогда и появилась теория эволюционных преобразований. Ее отцом по праву считается всемирно известный англичанин Чарльз Дарвин. Однако наравне с ним практически такие же открытия совершил и другой ученый - Альфред Уоллес. На смену креоцеонистским взглядам пришли трансформистские.
Суть их заключалась в уверенности, что Земля была иной, и только с течением времени прошли многие преобразования и сформировались те организмы, которые существуют сейчас. К тому же процесс преобразования не прекратился, а продолжается по сей день и будет продолжаться всегда, пока существует жизнь.
Учение об эволюции по Дарвину
О чем же говорит теория, созданная англичанином? Что является единицей эволюционного процесса и почему он вообще происходит? Обозначим несколько ключевых положений данного учения.
- Все многообразие жизни, существующее на планете, является результатом тысячелетних преобразований, и не было создано в одночасье одним Творцом.
- В основе эволюции лежат такие процессы, как естественный отбор, наследственная передача информации поколениям, мутации, возникающие в популяциях, изменчивость видов.
- Новые признаки возникают и закрепляются в результате борьбы за существование, которая и является средством естественного отбора.
- Результат эволюции - формирование такого организма, который максимально приспособлен к условиям своего существования.
Чарльз Дарвин давал не только теоретическое объяснение развитию жизни, но и подкреплял все это проводимыми опытами. Единственное, чего он никак не мог понять и объяснить, - это дискретность наследуемых признаков. Согласно его взглядам, те признаки, что передавались из поколения в поколение, должны были преобразовываться и затухать с течением времени. Однако опыты Менделя доказали, что они возникают через несколько поколений снова.
Единица эволюционного процесса по Дарвину
Для того чтобы объяснить любой процесс, следует выделить элементарную его ячейку. Так и с эволюцией. Чарльз Дарвин считал, что вид - это единица эволюционного процесса. Является ли это истиной на сегодняшний день? Нет, ведь, с точки зрения нынешней синтетической теории развития жизни, вид не может быть рассмотрен как наименьшая частица глобального изменения во времени.
Согласно взглядам современников, элементарной единицей эволюционного процесса является популяция. Причины рассмотрим позже.
Дарвин же считал, что наименьшая ячейка - это вид. Он описывал и фиксировал те изменения, которые происходили в пределах одного вида особей, рассматривал всю совокупность факторов, влияющих на эти изменения.
Что такое вид?
Почему нельзя считать, что единицей эволюционного процесса является вид? Потому что мы уже обозначали, что итог процесса развития жизни - приспособление к местным факторам. Приобретение и закрепление тех признаков, которые помогут беспрепятственно существовать в тех или иных ареалах.
Однако давайте вспомним, например, полярный край. То место, где всегда метут метели и ослепляет белый снег, где холод и стужа заставляют трепетать. В этих краях обитает не один конкретный вид животных, однако приспособления их к таким суровым условиям крайне схожи. Это густой мех с подшерстком, белый окрас, толстый слой подкожного жира, крупные размеры и прочее.
Таким образом, выходит, что виды разные, а признаки приспособления схожие. Именно поэтому единицей эволюционного процесса является не вид, он - просто элементарная ячейка экологии как науки. Это совокупность особей, имеющих схожие морфологические, физиологические признаки, образ жизни, а также занимающих определенный ареал и свободно скрещивающихся между собой, образующих плодовитое потомство.
Популяция как элементарная единица эволюционного процесса
Современная теория эволюции - синтетическая. Она является результатом слияния всех взглядов Чарльза Дарвина, современных исследований и умозаключений. У нее нет определенного автора, она - продукт работы многих ученых из разных стран.
Так вот, именно эта теория определяет, что единицей эволюционного процесса является популяция. Именно она - мельчайшая элементарная ячейка этого глобального процесса преобразований.
С точки зрения экологии, популяция - это форма существования определенных видов организмов, при которой они наилучшим образом приспособлены к окружающим условиям. Одна популяция может включать в себя как особей одного, так и разных видов. Признаки, которыми они обладают, также могут отличаться. Одни организмы могут быть мелкими, другие крупными и так далее.
В каждой популяции происходит борьба за существование, естественный отбор, формируются мутации и закрепляются те или иные признаки. А именно это и представляет собой эволюция.
Движущие силы эволюции
Мы уже упоминали об основных процессах, которые являются двигателями этого макроявления - эволюции. Еще раз обозначим их.
- Естественный отбор, осуществляющийся за счет борьбы за существование внутри популяции и между ними.
- Наследственность и изменчивость, приводящая к закреплению важных новых признаков в генотипе.
- Мутации, как полезные, так и вредные. Случайные или направленные, они приводят к закреплению новых признаков.
- Искусственный отбор - направленная эволюция, осуществляемая человеком для получения нужных видов животных и растений (этим занимается селекция растений и животноводство).
Значение наследственности в процессе эволюции
Способность передавать признаки по наследству - это важная особенность всех живых существ. Она предоставляет возможность воспроизводить одинаковые особи, но при этом и получать новые. Наследственность - это основа жизни.
Биологическая роль ее заключается в поддержании численности особей разных видов и сохранения их в природе. Кроме того, она - одна из главных направляющих сил эволюции.
Изменчивость и ее роль
Нельзя сказать, что изменчивость - единица эволюционного процесса. Является ли она настолько важным его звеном? Конечно же да. Ведь именно в этом процессе лежит основа приобретения новых черт и особенностей. Способность организма к рекомбинации, формированию новых признаков и их закреплению - все это происходит за счет изменчивости.
