Контрольная работа по естествознанию

Развивая такие взгляды, Кювье стал основателем теории катастроф ― концепции, в которой идея биологической эволюции выступила как производная от более общей идеи развития глобальных геологических процессов.

Теория катастроф (катастрофизм) исходит из представлений о единстве геологических и биологических аспектов эволюции.

В теории катастроф прогресс органических форм объясняется через признание неизменяемости отдельных биологических видов.

Против учения катастрофизма выступили сторонники другой концепции эволюции, которые также ориентировались преимущественно на геологическую проблематику, но исходили из представлений о тождественности современных и древних геологических процессов ― концепции униформизма.

Униформизм складывался под влиянием успехов классической механики, прежде всего небесной механики, галактической астрономии, представлений о бесконечности и безграничности природы в пространстве и времени. В 18-первой половине 19 века концепцию униформизма разработали Дж. Геттон, Ч. Лайель, М.В.Ломоносов, К.Гофф и др. Эта концепция опирается на представления об однообразии и непрерывности законов природы, их неизменности на протяжении истории Земли; отсутствии всяческих переворотов и скачков в истории Земли; суммировании мелких отклонений в течение больших периодов времени; потенциальной обратимости явлений и отрицании прогресса в развитии.

Теория эволюции Чарльза Дарвина

Английский ученый Чарльз Дарвин, в отличие от Ж.Б. Ламарка, обратил внимание на то, что хотя любое живое существо изменяется в течение жизни, но и рождаются особи одного вида неодинаковыми.

Учение Ч. Дарвина основано на большом фактическом материале, собранном во время путешествия и доказывающем справедливость его теории, а также на научных достижениях (геологии, химии, палеонтологии, сравнительной анатомии и др.), прежде всего, в области селекции. Дарвин впервые начал рассматривать эволюционные преобразования не у отдельных организмов, а у вида или внутривидовых группировок.

В 1859 г. вышла книга Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой он объяснял механизм эволюционного процесса. Постоянно размышляя о движущих причинах эволюционного процесса, Ч. Дарвин пришел к важнейшему для всей теории представлению о борьбе за существование. Сущность этой идеи, на первый взгляд, очень проста: каждый вид способен к безграничному размножению, а ресурсы, необходимые для размножения, ограничены. Следствием борьбы за существование является естественный отбор, т.е. выживание и успешное производство потомства наиболее приспособленными организмами. Опираясь на факты, Ч. Дарвин смог доказать, что естественный отбор ― главнейший фактор эволюционного процесса в природе, а искусственный отбор играет такую же важную роль при создании пород животных и сортов растений.

Ч. Дарвин сформулировал представления об искусственном отборе, выделяя две его формы: методический, или сознательный, и бессознательный.

Бессознательный отбор ― наиболее ранняя форма искусственного отбора, при которой человек не ставит перед собой конкретной цели, а сохраняет лучшие, полезные для себя организмы (растительные или животные).

Методический отбор ― это творческий процесс, который характеризуется тем, что селекционер ставит перед собой задачу вывести определенную породу животных или сорт растений с хозяйственно ценными признаками.

Дарвин показал существование определенных различий между искусственным и естественным отбором.

Ч. Дарвин также сформулировал принцип расхождения признаков, очень важный для понимания процесса образования новых видов. В результате естественного отбора возникают формы, отличающиеся от исходного вида и приспособленные к конкретным условиям среды. Со временем расхождение приводит к появлению больших отличий у исходно мало отличающихся форм. В результате у них формируются различия по многим признакам. С течением длительного времени накапливается столь большое количество различий, что возникают новые виды. Именно это обеспечивает разнообразие видов на нашей планете.

В соответствии с представлениями Ч. Дарвина основными движущими силами эволюции являются наследственность, изменчивость (определенная, или групповая и неопределенная, или индивидуальная) и естественный отбор ― результат борьбы за существование, направляющий эволюционный процесс.

Определенная изменчивость ― это изменчивость группы особей одного вида под влиянием определенных факторов окружающей среды, имеющая приспособительный характер (потеря листьев растениями во время засухи или листопадными растениями умеренного пояса осенью). При отсутствии фактора, вызывающего изменение, данное изменение, как правило, исчезает.

Неопределенная изменчивость ― это индивидуальная изменчивость отдельных признаков у отдельных особей вида, не имеющая приспособительного характера (животное-альбинос, карликовое растение). Такие изменения могут передаваться по наследству независимо от условий окружающей среды. Поэтому, по мнению Дарвина, основное значение дли эволюции имела неопределенная изменчивость.

Коррелятивная изменчивость заключается в том, что при изменении одного органа или системы органов одновременно с ним изменяются другие органы или структуры. Например, развитие грудных мышц и формирование киля у птиц.

Компенсационная изменчивость выражается в том, что развитие одних органов или структур приводит к недоразвитию других.

Уже в 1860 г. ученые многих стран приняли учение Дарвина (Т. Гексли, А. Уоллес, Дж. Гукер в Англии, Э. Геккель, Ф. Мюллер в Германии, К.А. Тимирязев, И.И. Мечников, А.О. и В.О. Ковалевские, И.М. Сеченов в России, А. Грей в США). Независимо от Ч. Дарвина к подобным эволюционным идеям пришел английский зоолог Альфред Уоллес. Ч. Дарвин высоко оценил идеи молодого ученого о естественном отборе.

Основные принципы эволюционного учения Ч. Дарвина.

1) Каждый вид способен  к неограниченному размножению.

2)Ограниченность жизненных ресурсов препятствует реализации потенциальной возможности беспредельного размножения. Большая часть особей гибнет в борьбе за существование и не оставляет потомства.

3)Гибель или успех в  борьбе за существование носят  избирательный характер. Организмы  одного вида отличаются друг  от друга совокупностью признаков. В природе преимущественно выживают и оставляют потомство те особи, которые имеют наиболее удачное для данных условий сочетание признаков, т.е. лучше приспособлены.

Избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов Ч. Дарвин назвал естественным отбором.

4) Под действием естественного  отбора, происходящего в разных  условиях, группы особей одного  вида из поколения в поколение  накапливают различные приспособительные  признаки. Группы особей приобретают  настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды (принцип расхождения признаков).

Ч. Дарвин впервые обосновал материалистическую теорию эволюции. Он доказал реальность существования развивающегося вида, который зарождается, эволюционирует и исчезает. Дарвин обосновал принцип единства прерывности и непрерывности в возникновении вида, показал, как неопределенные случайные изменения под действием естественного отбора превращаются в адаптивные признаки вида. Ученый определил материальные причины этого явления и показал формирование относительной целесообразности. Заслуга Ч. Дарвина в науке заключается не столько в том, что он доказал существование эволюции, сколько в том, что объяснил, как она может происходить.

История развития органического мира.

Земля вместе с другими планетами Солнечной системы образовалась примерно 5—7 млрд. лет назад. Длительное время на ней отсутствовали условия, необходимые для жизни (см. «Происхождение жизни на Земле»).

Архейская (самая древняя) эра, продолжавшаяся более 900 млн. лет, оставила мало следов жизни, так как пласты сильно изменились под воздействием высокой температуры и давления. Найденные в горных породах этой эры графит, известняк и мрамор говорят о существовании в ту пору сине-зеленых водорослей и бактерий, которые за простую организацию (у них мелкие клетки без четко выраженного ядра) получили название прокариотов.

В архее произошли три крупных ароморфоза, сыгравших громадную роль в дальнейшем развитии жизни на Земле:

1) возник половой процесс, приведший к обмену генами  и появлению комбинативной изменчивости, которая значительно расширила материал для естественного отбора;

2) появился фотосинтез, приведший  к разделению единого органического  мира по способу питания на  мир растений и мир животных. Растения оказались способными  синтезировать необходимые для жизни вещества из неорганических — автотрофные организмы. Они обеспечили накопление кислорода и органических веществ, которые использовали для своей жизнедеятельности животные — гетеротрофные организмы;

3) образовались многоклеточные организмы, способные захватывать и переваривать более крупные частицы и осваивать новые среды обитания.

Протерозойская эра длилась примерно 2 млрд. лет. В эту эру процветали зеленые водоросли — организмы с типичными клетками — эукариоты. Среди них были формы свободноплавающие и придонные. От последних в дальнейшем возникли формы с расчлененным телом. В протерозое процветали многоклеточные морские животные — кишечнополостные, кольчатые черви, моллюски, иглокожие и членистоногие, а в конце эры появились низшие хордовые (бесчерепные).

В протерозойскую эру произошли следующие крупные ароморфозы: сформировалась двусторонняя симметрия, обеспечившая дифференцировку тела на спинную и брюшную стороны, передний и задний концы. Спинная сторона выполняла защитную функцию, брюшная — обеспечивала движение и захват пищи, в переднем конце развивались органы чувств, а затем — нервные узлы и головной мозг. Это значительно повысило жизненную активность животных; появились первые хордовые — самый высокоорганизованный тип животных. Наличие хорды обеспечило опору мускулатуры; центральная нервная система в виде трубки способствовала их активизации, появились органы дыхания — жабры.

Палеозойская эра характеризовалась значительно большим разнообразием жизни.

В кембрийский и ордовикский периоды суша не была заселена, в море из растений были широко распространены все типы водорослей, из животных — все типы беспозвоночных. Особенно процветали плеченогие и трилобиты (членистоногие).

Важнейшим ароморфозом было появление панцирных рыб, у которых имелся скелет и тело было расчленено на голову, туловище и хвост.

В морях силура из растений были широко распространены водоросли. Из животных процветали плеченогие и трилобиты, появились бесчелюстные позвоночные — щитковые. В конце силура произошли горообразовательные процессы; на поднявшихся обширных территориях без воды погибло множество животных и растений.

Важнейшим ароморфозом этого периода был выход на сушу первых растений — псилофитов, происшедших от прикрепленных ко дну многоклеточных зеленых водорослей.

В девоне ракоскорпионы теснили трилобитов и плеченогих, широко расселились разнообразные отряды рыб. В морях процветали все типы беспозвоночных. На суше на смену псилофитам пришли более высокоорганизованные споровые растения: плауны, хвощи и папоротники. Образовалась почва.

Крупнейшим ароморфозом было появление и выход на сушу первых позвоночных — кистеперых рыб, способных передвигаться по суше и дышать жабрами и легкими. Они дали начало древнейшим земноводным — стегоцефалам, соединявшим в себе признаки рыб и земноводных.

Каменноугольный период (карбон) отличался теплым, мягким климатом и активной вулканической деятельностью. Чередующиеся наступления и отступления моря погубили массы животных и растений и образовали многочисленные топи и болота, зараставшие древовидными папоротниками и хвощами. В этих условиях шло приспособление животных к различным средам обитания: на суше процветали пауки и скорпионы; в воздухе летали насекомые; в топях и болотах царствовали различные земноводные; в морях плавали иглокожие, моллюски; уменьшилось количество трилобитов и панцирных рыб.

В конце карбона и начале Перми произошли горообразовательные процессы, влажный климат сменился сухим. Это привело к новым ароморфозам. На смену споровым растениям пришли более высокоорганизованные и приспособленные к произрастанию в условиях сухого климата семенные папоротники и голосеменные растения, у которых оплодотворение происходило вне воды. На смену земноводным пришли более приспособленные к новым условиям и высокоорганизованные — пресмыкающиеся. Роговой слой защищал' их тело от высыхания, плотная оболочка и большой запас питательных веществ в яйце обеспечивали благоприятные условия для развития зародыша.

Пермь отличалась засушливым континентальным климатом и активной вулканической деятельностью. Это способствовало дальнейшему распространению голосеменных и исчезновению древовидных хвощей и папоротников. В этот период вымерли трилобиты, многие земноводные, большее развитие получили пресмыкающиеся, насекомые, акулы и кистеперые рыбы.

Основной ароморфоз — на смену хвощам и папоротникам приходят голосеменные растения.

Мезозойская эра — эра средней жизни. В триасовый период климат был континентальным. Это способствовало развитию голосеменных растений и пресмыкающихся, заселивших всю планету. В морях обитали моллюски, иглокожие, акулы, двоякодышащие рыбы.