Филогенетический ряд это в биологии кратко
Обновлено: 05.07.2024
Макроэволюция — эволюционные преобразования, происходящие на надвидовом уровне: роды, семейства, отряды, классы, типы. Термин "макроэволюция" в биологию ввел в 1927 г. ученый-селекционер Ю. А. Филипченко.
Макроэволюция — это процесс формирования крупных систематических групп (тип, класс, отряд).
Палеонтология — наука, изучающая ископаемые остатки организмов. Ученые-налеонтологи, опираясь на идеи Дарвина, исследовали историю развития животных. В. О. Ковалевский (1842— 1883) в основном занимался исследованием парнокопытных животных. Он, изучив причины эволюционного процесса на примере лошади, сделал вывод о том, что изменения в ее строении связаны с изменением среды обитания (рис. 27). С изменением климата уменьшались лесные массивы, а увеличение открытых степных пространств способствовало изменению жизненной среды предков лошадей. Они стали приспосабливаться к условиям степей. Для спасения от врагов и поиска пастбищ с богатой растительностью необходимо было научиться быстро бегать. Перемещения на большие расстояния способствовали изменению числа пальцев на конечностях. Изменениям подверглись не только конечности, но и форма тела, черепа, строение зубов — в связи с пережевыванием травы. Произошла полная перестройка организма лошади. Такими изменениями явились: уменьшение количества пальцев от пяти до одного, укрепление тела, усложнение коренных зубов. Все это свидетельствует о процессе эволюции лошади. Итак, постепенные переходы одних видов в другие, одних родов в другие — доказательство эволюционного процесса.
Рис. 27. Эволюция лошади
В. О. Ковалевский изучал эволюцию современных лошадей и назвал ступени их развития названиями веков третичного периода кайнозойской эры. Лошадей расположил по мере уменьшения числа пальцев на конечности.
1. Фенакодус (существовал в палеоцене), пятипалый, ростом с лисицу.
2. Эогиппус (жил в эоцене), рост 30 см, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними.
3. Миогиппус (жил в миоцене), хорошо развит средний палец, второй и четвертый пальцы короткие.
4. Парагиппус (жил в миоцене), сильно развит средний палец, второй и четвертый пальцы укорочены.
5. Плиогиппус (существовал в плиоцене), однопалый, остальные пальцы атрофированы.
6. Современная лошадь.
Открытие В. О. Ковалевским систематического ряда в изучении видов ископаемых лошадей — типичный пример эволюционного процесса. Наличие последовательно сменяющих друг друга форм позволяет построить ряд с высокой степенью достоверности эволюции, который называется филогенетическим.
В результате изучения ископаемых остатков парнокопытных млекопитающих В. О. Ковалевский и его преемники выяснили историю развития лошади (филогенез).
Макроэволюция. Палеонтология. Палеонтологические доказательства. Филогенетический ряд.
Макроэволюция — эволюционные преобразования, происходящие на надвидовом уровне.
Филогенетические ряды — это последовательности ископаемых переходных форм организмов, эволюционировавшие в конкретных направлениях.
Филогенетические ряды формируются с учетом разнообразных палеонтологических доказательств эволюции. К таким доказательствам относятся:
- ископаемые останки организмов, которые вымерли на более далеких эволюционных отрезках;
- переходные формы организмов в ископаемом виде;
- современные филогенетические ряды.
Ископаемые переходные формы представляют собой вымершие организмы, сочетающие признаки различных эволюционных групп (ранних и поздних эволюционных форм).
Переходные формы — это отличный инструмент для определения особенностей родственных связей между организмами, которые живут сейчас и вымершими. Благодаря переходным формам обосновывается и не подлежит сомнению система исторического развития живой природы. Они помогают построить естественную систему эволюции растительного и животного мира.
Вот несколько примеров филогенетических рядов:
- кистеперые — рыбы — стегоцефалы — земноводные;
- пресмыкающиеся — археоптерикс — птицы;
- водоросли — псилофиты — споровые растения.
Филогенетический ряд — это то, что вполне доказывает, что эволюционный процесс существовал, а также тот факт, что современные формы произошли от предковых. Глядя на них можно проследить, как видоизменялись отдельные органы живых организмов, типичные для их строения, а также уникальные и оригинальные.
Стандартный пример филогенетического ряда — филогенетический ряд лошади.
Особенности филогенетического ряда слона
Эволюция хоботных животных протекала по собственному пути. Историческое развитие этих животных начинается с раннетретичного (эоценового) меритерия (Moeritherium), который был найден в Египте.
Можно назвать несколько отличительных характеристик меритерия:
- рост — как рост средней свиньи;
- наличие небольших клыков;
- относительно короткие челюсти и коренные зубы, два ряда поперечных жевательных бугорков;
- довольно крупные нижние и верхние резцы;
- небольшой хобот, что установлено благодаря анализу формы черепа.
Такая предковая форма слонов была достаточно приспособлена к существованию в условиях того времени.
Палеомастодонт был следующей предковой формой слона. Его останки были обнаружены во все том же раннетретичном периоде (отложения Египта). Однако развитие палеомастодонтов происходило в более позднее время, в частности, в верхний эоцен. Поэтому их строение было немного другим:
- более крупный размер;
- более вытянутые челюсти;
- отсутствие клыков;
- более длинные резцы (по одной паре в нижней челюсти);
- более крупный хобот.
Также к предкам хоботных причисляют дейнотериумов или древних хоботных. Они появились на территории Африки в миоцене. Чуть позже они распространились и по Евразии. Бивни у этих животных были только в нижних челюстях. Дейнотериумов называют также боковой ветвью развития хоботных.
Более крупные мастодонты возникли чуть позже. У этой предковой формы слона челюсти были сильно вытянуты и оснащены несколькими крупными бивнями.
Эти животные отличались меньшим количеством коренных зубов. Жевательная поверхность состояла из 4 рядов бугорков — по этой причине наличие длинного хобота было очевидным. С течением времени нижняя челюсть мастодонтов стала короче, исчезли нижние бивни, а череп стал похож на череп слона. При этом сохранилось бугорчатое строение коренных зубов.
Постепенное уплощение коренных зубов мастодонтов и увеличение рядов бугорков произошло в течение конца верхнетретичного периода.
Для Северной Америки в позднем миоцене был характерен род мастодонтов семейства Gomrhotheriidae — а именно амебелодоны. Они отличались небольшими верхними бивнями, и большими и уплощенными нижними.
В 1920 году на территории Азии в отложениях миоцена (возраст примерно 20 млн лет) были обнаружены платибелодоны. Из отличительных характеристик — наличие лопатовидных бивней, используемых в качестве идеального средства для добычи различной водной растительности.
20 млн лет назад на территории Африки можно было обнаружить такого мастодонта как гомфотериум. Расселение этой предковой формы происходило с территории Африки на территорию Азии (через Европу) и далее в Индостан. Можно говорить об одинаковом развитии верхних и нижних бивней. Ученые склоняются к мысли, что эти предковые формы слонов обитали в увлаженных и болотистых местах. Их челюсти были сильно удлинены.
Стегодон — еще одна предковая форма слона. Это ближайшие родственники современного слона, как считают палеонтологи. Их отличали длинные и массивные бивни, питание листьями и ветвями деревьев.
Первослоны — это мамонты и существующие сегодня слоны. В отличие от мастодонтов, их коренные зубы были с поперечными гребнями, а на бивнях отсутствовала эмаль. Предположительно, слоны обитали в лесных областях и саваннах.
Первослоны имели бивни, которые находились в нижней челюсти.
Размеры южных слонов были практически идентичны размерам современных индийских слонов. Самые древние ископаемые этой формы датированы примерно 4 млн лет.
Мамонтов относят к отдельному подсемейству Mammuthinae — для него характерны закругленная верхушка черепа и отсутствие седловидного вдавления.
Колумбийские мамонты проживали на территории Северной Америки в среднем и позднем плейстоцене. Степень их эволюции соответствовала эволюции степного евразийского мамонта. Однако в Америке этот вид обитал до плейстоцена. По своим размерам представители этих мамонтов могли достигать 3,5 метра в холке. А вообще размеры довольно сильно варьировались.
Как видно, филогенетический ряд слонов включает различные предковые формы, обладавшие широким спектром отличительных признаков. Эти признаки были обусловлены особенностями среды обитания и прочими физиологическими и морфологическими причинами.
Главными палеонтологическими доказательствами эволюции считаются:
1) ископаемые остатки существ и растений, а также их отпечатки;
2) переходные формы;
3) филогенетические ряды.
Если с окаменевшими остатками и отпечатками (а также с редкими находками целых организмов, например, мамонтов, вмерзших в лед) все достаточно понятно, то переходные формы и филогенетические ряды следует рассмотреть подробнее.
Переходные формы
Переходными формами называют такие группы организмов, которые имеют одновременно признаки более древнего и более современного вида.
1. Псилофиты (риниофиты) — промежуточная форма между водорослями и папоротникообразными.
2. Семенные папоротники — между голосеменными и папоротниками.
3. Ихтиостега — между пресноводными земноводными и кистеперыми рыбами.
4. Сеймурия — между земноводными и рептилиями.
5. Группа зверозубых ящеров — переходная форма от рептилий к млекопитающим (найдена в районе бассейна Северной Двины). Эти ящеры имеют значительное сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника, конечностей, их зубы делятся на клыки, резцы и коренные.
6. Археоптерикс — совмещает признаки птиц и рептилий. Его нередко до сих пор называют переходной формой, и даже в тестах ЕГЭ требуется выбирать именно археоптерикса.
7. Однако, по мнению многих специалистов, переходной формой между рептилиями и птицами является протоавис. Он имел киль и поэтому летал. Для него характерны полые кости.
Признаки птиц у археоптерикса:
1) задние конечности с цевкой;
2) наличие перьев;
Признаки пресмыкающихся у археоптерикса:
1) длинный ряд хвостовых позвонков;
2) брюшные ребра;
3) наличие зубов;
4) грудная кость без киля, слабо развитые грудные мышцы и мышцы крыльев.
Филогенетические ряды
1. Из-за быстрого бега на длинные расстояния в высоком темпе у лошадей удлинялись конечности, уменьшалось число пальцев на них, постепенно формировалось роговое копыто.
2. Значительно увеличивались размеры животных (изначально предки лошадей предположительно были не больше лисы).
3. Указанные изменения были связаны с тем, что лошади поменяли ареал обитания — из тропических лесов, где жили их самые древние предки, лошади переместились в степи и вынуждены были пробегать длинные дистанции в поисках пищи.
4. Кроме перечисленных признаков для лошадей в процессе эволюции были характерны постепенный переход к стадному образу жизни, череп стал более крупным, челюсти массивными. Произошли изменения в строении зубов (выросли их размеры и поверхность). Увеличилась длина кишечника.
Вопрос в ЕГЭ по биологии, относящиеся к данной теме. Что представляет собой ряд предков современной лошади? Укажите не менее трех изменений в конечности лошади, произошедших в ходе эволюции.
1. Последовательный ряд предков — филогенетический ряд лошади.
2. В процессе эволюции у лошадей постепенно уменьшалось количество пальцев.
3. Удлинились конечности лошади, сформировалось роговое копыто.
На сегодняшний день выделяют три основных эмбриологических доказательства эволюции: закон зародышевого сходства, биогенетический закон, развитие всех организмов из одной клетки — зиготы. В ЕГЭ по биологии был вопрос, где надо было пояснить эти три доказательства.
Эволюция сквозь века
Последовательно сменяющиеся формы организмов в эволюционном развитии, что привели к формированию современных видов, называются филогенетическим рядом. К моменту появления в биологии теории происхождения видов Чарльза Дарвина описательная и палеонтологическая биология уже изобиловали находками переходных форм множества современных видов животных и растений. Дальнейшие находки лишь подтверждали филогенетическое родство вымерших предков и современных форм. Филогенетические ряды имеют большое значение в эволюционном учении. Множественность палеонтологических находок делает их доказательствами эволюции всего живого с высокой степенью достоверности.
Благодаря множественным находкам наиболее тщательно изучен филогенетический ряд лошади. Подробно описанный еще в 1873 году русским ученым В. О. Ковалевским, именно он встречается во всех учебниках и пособиях. Ряд в филогенетике может быть полным или частичным, но наличие переходных форм является главным условием при их описании. Именно филогенетический ряд однопалых копытных предоставляет полную цепочку таких последовательно сменяющих друг друга переходных палеонтологических форм.
Филогенетическая цепочка лошади
Современные лошади
Финальное звено филогенетического ряда лошадей появляется всего лишь 10 тысяч лет назад, в конце второго ледникового периода. Миллиарды диких лошадей гуляли на просторах Европы и Азии, Северной и Южной Америки. Уменьшение площади пастбищ и первобытные охотники за 6 тысяч лет сделали дикую лошадь редкостью. Сегодня лишь два подвида – тарпан (Россия) и лошадь Пржевальского (Монголия) – существуют в вольном виде, и то в очень небольшой численности. А в Америке дикие лошади полностью были уничтожены, после чего уже современные кони были завезены туда европейцами-конкистадорами в 15 веке. Главное отличие диких лошадей – это исключительно буланая масть и как бы подстриженные ножницами ровненькие челка и грива, а также хвост.
Филогенетическая цепочка хоботных
Ископаемые виды в филогенетическом ряду слонов образуют последовательную цепочку. От первого звена - меритерия, небольших особей с короткими ногами и с зачаточным хоботом, с бугорчатыми коренными зубами без мощного цементного слоя, до последующих более крупных животных (мастодонтов), имеющих все еще бугорчатые коренные зубы (сосцезубые).
Корреляция эволюции с окружающей средой
Скелет и внешнее строение предков современных форм лошадей и слонов демонстрируют четкую взаимосвязь с изменениями температурного режима, а значит, и ландшафта нашей планеты. Изменения климата уменьшали лесные массивы, увеличивая площадь степей и саванн. Предкам лошадей и слонов приходилось приспосабливаться, что еще раз доказывает значение филогенетических рядов в эволюционной приспосабливаемости организмов к изменяющимся условиям окружающей среды. Менялись строение скелета, строение зубной системы и размеры животных.
Читайте также: