О чем свидетельствуют палеонтологические находки кратко
Обновлено: 02.07.2024
Современная наука обладает множеством данных, доказывающих эволюционное развитие живой природы. Они свидетельствуют о происхождении всех живых существ от общих предков, позволяют устанавливать ход филогенеза — исторического развития различных групп организмов, как ныне существующих, так и вымерших, выявлять степень их эволюционного родства. На сегодняшний день доказательства эволюции накоплены в рамках целого ряда биологических дисциплин. Рассмотрим важнейшие из этих доказательств.
Сравнительно-анатомические доказательства эволюции. Сравнительная анатомия занимается выявлением общих черт и различий в строении организмов. Высокая степень сходства исследуемых организмов указывает на общность их происхождения и близкое эволюционное родство. Например, передние конечности различных позвоночных животных устроены по единому плану (рис. 48.1). Они состоят из трех отделов: плеча, включающего плечевую кость, предплечья с локтевой и лучевой костями и кисти, в которой выделяют запястье, пясть и фаланги пальцев.
При этом у разных позвоночных животных передние конечности могут выполнять одинаковые или различные функции, выглядеть сходным образом или в значительной степени отличаться по внешнему виду. Те или иные кости в их составе могут иметь разную форму и относительные размеры, срастаться или даже отсутствовать. Однако сходство строения передних конечностей позвоночных, обусловленное единством их происхождения, очевидно. Органы, которые независимо от выполняемых функций (они могут быть одинаковыми или разными) имеют единый план строения и общее происхождение, называются гомологичными. Следовательно, передние конечности позвоночных животных представляют собой гомологичные органы.
Примерами гомологичных органов могут служить ядовитые железы змей и слюнные железы других позвоночных. Жало пчелы гомологично яйцекладу кузнечика и некоторых других насекомых. Гомологичными по отношению друг к другу являются мясистый стебель кактуса и донце луковицы репчатого лука (это видоизмененные стебли), усики гороха и ловчие аппараты насекомоядного растения росянки (видоизмененные листья) и т. д.
Наличие гомологичных органов указывает на эволюционное родство организмов, их происхождение от общих предков. Различия между гомологичными органами, которые могут проявляться во внешнем виде и выполняемых функциях, свидетельствуют о дивергенции — эволюционном расхождении признаков у родственных организмов, приспосабливающихся к разным условиям среды.
Аналогичными называют органы, имеющие внешнее сходство и выполняющие одинаковые функции, но различные по происхождению. Например, разное происхождение имеют крылья птиц (передние конечности) и насекомых (выросты хитинового покрова), корневые шишки георгина (видоизмененные корни) и клубни картофеля (видоизмененные побеги). Колючки барбариса по происхождению являются листьями, а шипы ежевики — выростами покровной ткани (рис. 48.2). Аналогичны друг другу копательные конечности крота и медведки, раковина виноградной улитки и панцирь черепахи (см. рис. 48.2).
Факты наличия аналогичных органов у разных организмов не свидетельствуют об их эволюционном родстве. Однако они указывают на то, что в ходе эволюции у различных групп организмов, живущих в сходных условиях среды и ведущих сходный образ жизни, под действием естественного отбора развивались похожие приспособления.
Рудименты — это органы, которые были хорошо развиты у предков тех или иных организмов, но в ходе эволюции утратили свое основное значение и сохранились у современных видов в зачаточном состоянии. Закладка таких органов происходит в эмбриональном периоде онтогенеза, однако полностью они не развиваются, оставаясь в течение всей жизни недоразвитыми.
Так, рудиментами являются зачатки тазовых костей у китообразных и ряда змей, редуцированные глаза у некоторых обитателей пещер и почвы, например у крота, недоразвитые крылья у нелетающей птицы киви и жужжальца (вторая пара крыльев) у двукрылых насекомых. Более 90 рудиментов насчитывают у человека. Это копчик, аппендикс, третье веко, мышцы, поднимающие волосы, двигающие ушные раковины и т. д. Наличие рудиментарных органов указывает на родство современных видов c их эволюционными предками, у которых данные органы были хорошо развиты и в полной мере выполняли свойственные им функции. Постепенная редукция этих органов в ходе эволюции служит доказательством действия движущей формы естественного отбора.
Сегодня можно спорить о гипотезах зарождения или возникновения жизни на нашей планете. Вы можете быть сторонником теории панспермии, креационизма или абиогенного зарождения жизни, но невозможно отрицать доказательства эволюции. Палеонтологические находки наглядно свидетельствуют о свойстве, присущем всему живому на Земле. Свойству, обеспечившему постоянство и непрерывность жизни. Свойству изменяться и приспосабливаться, оставляя палеонтологические доказательства эволюции.
Немного теории
Напомним, эволюцией называют в биологии процесс непрерывного развития всего живого на протяжении длительного периода времени. Палеонтология как наука занимается изучением останков животных и растений, которые оставили свой след или сохранились в различных слоях земной коры. Сравнение с существующими формами, установление филогенетических связей считается палеонтологическими доказательствами эволюции.
Немного о методах и принципах
Для понимания специфики работы палеонтолога и эволюциониста необходимы основные инструменты (понятия и методы). При анализе ископаемых объектов необходимо выяснить, что из перечисленного считается палеонтологическими доказательствами эволюции. В работе ученые опираются на такие основные методы изучения, как:
- Принцип стратиграфии (науки о слоях земной коры). Существует довольно много методик, с помощью которых определяют возраст пород, а соответственно, и возраст окаменелостей, в них сохранившихся.
- Принцип эволюционных рядов. Постепенное, иногда с переходными формами, изменение живых форм, четко отраженное на шкале времени. Включает в себя морфологический, генетический, биохимический анализ и другие методы современной биологии.
Если не слишком углубляться в научные дебри, сопоставление и анализ этих двух главных принципов дают четкое понятие, что к палеонтологическим доказательствам эволюции относят, а что - нет.
Переходные формы
Археоптерикс
Сегодня известно около 10 палеонтологических окаменелостей, но первая была найдена в 1860 году возле Риденбурга в породах, которым 150 миллионов лет. Существо, среднее между рептилией и птицей, размером с голубя и с клювом с остаточными коническими зубами. От рептилий у него когти, зубы и костяной хвост. От птиц – перья и особенности скелета (вилочковая кость и реберные отростки).
Необходимо также отметить, что археоптерикс - самая известная переходная форма доказательства эволюции. Палеонтологические находки более позднего времени представили менее известных обществу общих предков птиц и рептилий.
Хрестоматия переходных форм
Динозавры - птицы
Gigantoraptor erlianensis - это крупный нелетающий динозавр, весивший более полутора тонн и имевший оперение.
Мохнатый динозавр (Apsaravis), размером с крупную собаку, имел протоперья – нитевидные образования, похожие на волосы.
Палеонтологические находки показали, что среди многообразия динозавров было больше оперенных форм, чем считалось.
Как рыбы начали ходить
В 2004 году было сделано палеонтологическое открытие, которое стало настоящей сенсацией. В Канадской части Арктики, на острове Эллземер, были найдены окаменелости рыбы с плоской головой и жабрами, шеей и сухопутными костями в плавниках. Жила эта рыба, названная тиктаалик (Tiktaalik roseae), 375 миллионов лет назад. Вероятно, именно это и есть предок всех сухопутных животных планеты. Революционным стало и наличие у тиктаалика развитых задних конечностей. Это дает новую пищу для эволюционистов. Так как ранее считалось, что задние конечности развивались уже при сухопутной жизни.
Периодонты как первые млекопитающие
Периодонты – это переходная форма от рептилий к млекопитающим. Жила эта группа рептилий 240 миллионов лет назад. Палеонтологических окаменелостей найдено огромное количество. У этой группы рептилий появляются зачатки теплокровности и изменения зубной формулы. Изначально продукт потовых желез использовался скорее для выпаивания детенышей, только позднее они получили специализацию как молочные.
Следующим звеном в цепочке стали зверозубые ящеры, на смену которым в конце мезозойской эры пришли две самостоятельные ветки эволюции – сумчатые (Metatheria) и плацентарные (Eutheria).
Эволюция лошадей
Филогенетические предки, сменяющие друг друга как переходные формы в формировании современных лошадей, изучены максимально полно и иллюстрируют доказательства эволюции. Палеонтологические предки лошадиных были размером с небольшую собаку и жили приблизительно 54 миллиона лет назад. Это был гиракотерий (Hyracotherium или Eohippus). У него было четыре вертикальных пальца и крупные резцы.
Постепенно увеличивались размеры животных, удлинялись ноги и шея, менялось количество пальцев, изменялась зубная система.
В некоторых случаях предсказанная эволюционистами переходная форма не была найдена. И это, без сомнения, дает повод антиэволюционистам поднимать вопросы о фальсификации теории эволюции. Ярким примером служит не найденная переходная форма от шимпанзе к человеку, не обнаружены предки целого класса ресничных червей (3500 существующих видов).
Подтверждением теории эволюции все-таки служит тот факт, что все доказательства эволюции, палеонтологические находки окаменелостей (а их известно более 250 тысяч описанных видов) вкладываются в филогенетический эволюционный ряд, а не выпадают из него. Каждая находка – это тестовая проверка для эволюции, и пока эта проверка была успешной.
Сторонники и противники теории эволюции живого на планете существовали ранее, имеют приверженцев в сегодняшней науке и будут отстаивать свою точку зрения в будущем. Теория эволюции на то и теория, что она объясняет существующие факты и предсказывает появление новых, еще не открытых или должных появиться. Наука находит новые механизмы познания окружающего мира человечеством. И пока мы мыслим – мы существуем! Мы ищем истину всеми доступными средствами.
ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ, в биологии — органы, имеющие принципиально общее строение независимо от сходства выполняемых ими функций. Сходство в строении, или гомология, возможно только при наличии более или менее отдалённого общего предка.
АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ, в биологии — органы, имеющие принципиально разное строение, но выполняющие сходные функции.
ЭВОЛЮЦИЯ (в биологии), необратимое историческое развитие живой природы.
ЭВОЛЮЦИЯ (от лат. evolutio — развертывание), в широком смысле — представление об изменениях в обществе и природе, их направленности, порядке, закономерностях; определяет состояние какой-либо системы рассматривается как результат более или менее длительных изменений ее предшествовавшего состояния; в более узком смысле — представление о медленных, постепенных изменениях в отличие от революции.
Палеонтологические находки наглядно свидетельствуют о свойстве, присущем всему живому на Земле. Свойству, обеспечившему постоянство и непрерывность жизни. Свойству изменяться и приспосабливаться, оставляя палеонтологические доказательства эволюции. ..Палеонтология как наука занимается изучением останков животных и растений, которые оставили свой след или сохранились в различных слоях земной коры. Сравнение с существующими формами, установление филогенетических связей считается палеонтологическими доказательствами эволюции. Немного о методах и принципах
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.
Учение об эволюции вызывает множество споров. Одни считают, что мир создал Бог. Другие спорят с ними, говоря, что Дарвин был прав. Они приводят многочисленные доказательства эволюции палеонтологические, которые наиболее убедительно подтверждают его теорию.
Останки животных и растений, как правило, разлагаются, а затем исчезают бесследно. Однако иногда минеральные вещества замещают биологические ткани, в результате чего образуются окаменелости. Ученые обычно обнаруживают окаменевшие раковины или кости, то есть скелеты, твердые части организмов. Иногда они находят следы жизнедеятельности животных или отпечатки их следов. Еще реже можно обнаружить животных целиком. Их находят во льдах вечной мерзлоты, а также в янтаре (смоле древних растений) или в асфальте (естественной смоле).
Наука палеонтология
Палеонтология – это наука, которая изучает ископаемые останки. Осадочные породы обычно залегают слоями, из-за чего глубокие слои содержат информацию о прошлом нашей планеты (принцип суперпозиции). Ученые способны определить относительный возраст тех или иных окаменелостей, то есть понять, какие организмы обитали на нашей планете раньше, а какие позже. Это позволяет делать выводы о направлениях эволюции.
Палеонтологическая летопись
Если взглянуть на палеонтологическую летопись, мы увидим, что жизнь на планете значительно менялась, порой до полной неузнаваемости. Первые простейшие одноклеточные (прокариоты), не обладавшие клеточным ядром, возникли на Земле примерно 3,5 млрд лет назад. Около 1,75 млрд лет назад появились одноклеточные эукариоты. Спустя миллиард лет, примерно 635 млн лет назад, появились многоклеточные животные, первыми из которых стали губки. По прошествии еще нескольких десятков млн лет были обнаружены первые моллюски и черви. Спустя 15 млн лет после этого появились примитивные позвоночные, напоминающие современных миног. Около 410 млн лет назад возникли челюстноротые рыбы, а насекомые – примерно 400 млн лет назад.
В течение следующих 100 млн лет в основном папоротники покрывали сушу, которая была населена земноводными и насекомыми. С 230 по 65 млн лет назад динозавры господствовали на нашей планете, а наиболее распространенными растениями в то время были саговники, а также иные группы голосеменных. Чем ближе к нашему времени, тем больше сходства наблюдается между ископаемыми фауны и флоры с современными. Эта картина подтверждает эволюционную теорию. Других научных объяснений она не имеет.
Существуют различные доказательства эволюции палеонтологические. Одно из них - увеличение продожительности существования семейств и родов.
Увеличение продолжительности существования семейств и родов
Согласно имеющимся данным, более 99 % всех видов живых организмов, обитавших когда-либо на планете, - это вымершие виды, которые не дожили до нашего времени. Ученые описали около 250 тыс. ископаемых видов, из которых каждый встречается исключительно в одном или нескольких соседних слоях. Судя по данным, полученным палеонтологами, каждый из них существовал около 2-3 млн лет, но некоторые значительно дольше или значительно меньше.
Количество ископаемых родов, описанных учеными, составляет около 60 тысяч, а семейств – 7 тысяч. Каждое семейство и каждый род, в свою очередь, имеет строго определенное распространение. Ученые выяснили, что роды обитают десятки миллионов лет. Что касается семейств, продолжительность их существования оценивается десятками или даже сотнями миллионов лет.
Анализ палеонтологических данных показывает, что в последние 550 млн лет продолжительность существования семейств и родов неуклонно росла. Этот факт может прекрасно объяснить эволюционное учение: постепенно в биосфере накапливаются самые "выносливые", устойчивые группы организмов. Они реже вымирают, поскольку лучше переносят изменения окружающей среды.
Существуют и другие доказательства эволюции (палеонтологические). Проследив распространение организмов, ученые получили очень интересные данные.
Распространение организмов
Распространение отдельных групп живых организмов, как и всех их вместе взятых, также подтверждает эволюцию. Только учение Ч. Дарвина может объяснить их расселение по планете. К примеру, почти в любой группе ископаемых обнаруживаются "эвлолюционные ряды". Так называются постепенные изменения, наблюдаемые в строении организмов, которые постепенно сменяют друг друга. Эти изменения нередко выглядят направленными, в некоторых случаях можно говорить о более-менее случайных колебаниях.
Наличие промежуточных форм
Многочисленные доказательства эволюции палеонтологические включают в себя существование промежуточных (переходных) форм организмов. Такие организмы сочетают признаки различных видов или родов, семейств и т. д. Говоря о переходных формах, как правило, подразумевают ископаемые виды. Однако это не означает, что промежуточные виды обязательно должны вымирать. Теория эволюции на основе построения филогенетического дерева предсказывает, какие из переходных форм реально существовали (следовательно, могут быть обнаружены), а какие – нет.
В настоящее время сбылись многие такие предсказания. К примеру, зная строение птиц и пресмыкающихся, ученые могут определить особенности промежуточной формы между ними. Существует возможность обнаружить останки животных, похожих на рептилий, но имеющих крылья; или подобных птицам, но с длинными хвостами или зубами. При этом можно предсказать, что переходные формы между млекопитающими и птицами не будут обнаружены. Например, никогда не существовали млекопитающие, имевшие перья; или же подобные птицам организмы, имеющие кости среднего уха (это характерно для млекопитающих).
Обнаружение археоптерикса
К палеонтологическим доказательствам эволюции относят множество интересных находок. Первый скелет представителя вида Археоптерикс был обнаружен уже в скором времени после опубликования труда Ч. Дарвина "Происхождение видов". В этом труде содержатся теоретические доказательства эволюции животных и растений. Археоптерикс является формой, промежуточной между рептилиями и птицами. Оперение у него было развито, что типично для птиц. Однако по строению скелета это животное практически не отличалось от динозавров. Археоптерикс имел длинный костяной хвост, зубы, на его передних конечностях имелись когти. Что касается особенностей скелета, свойственных птицам, у него их было не много (вилочка, на ребрах – крючковидные отростки). Позднее ученые нашли и другие формы, промежуточные между рептилиями и птицами.
Обнаружение первого скелета человека
К палеонтологическим доказательствам эволюции относят и обнаружение в 1856 году первого скелета человека. Это событие произошло за 3 года до издания "Происхождения видов". Ученые к моменту выхода книги не знали иных ископаемых видов, которые могли бы подтвердить, что шимпанзе и человек произошли от общего предка. С тех пор палеонтологи обнаружили большое количество скелетов организмов, являющихся переходными формами между шимпанзе и человеком. Это важные палеонтологические доказательства эволюции. Примеры некоторых из них будут приведены ниже.
Переходные формы между шимпанзе и человеком
Чарльз Дарвин (портрет его представлен выше), к сожалению, не узнал о множестве находок, обнаруженных после его смерти. Вероятно, ему было бы интересно узнать, что эти доказательства эволюции органического мира подтверждают его теорию. Согласно ей, как известно, все мы произошли от обезьян. Так как общий предок шимпанзе и человека передвигался на четырех конечностях, а размер его мозга не превышал размера мозга шимпанзе, в процессе эволюции, согласно теории, должно было со временем развиться прямохождение. Кроме того, объем мозга должен был увеличиться. Таким образом, обязательно должен был существовать какой-либо из трех вариантов переходной формы:
- большой мозг, неразвитое прямохождение;
- развитое прямохождение, размер мозга как у шимпанзе;
- развивающееся прямохождение, объем мозга является промежуточным.
Останки австралопитека
В Африке в 1920 гг. были найдены останки организма, который был назван австралопитеком. Такое название дал ему Раймонд Дарт. Это еще одно доказательство эволюции. Биология накопила сведения о множестве подобных находок. Позже ученые обнаружили и другие останки таких существ, включая череп AL 444-2 и знаменитую Люси (на фото выше).
Австралопитеки обитали в северной и восточной Африке в период с 4 по 2 млн лет назад. У них был несколько больший по объему мозг, чем у шимпанзе. Строение костей их таза было близко к человеческим. Череп по своему строению характерен для животных прямоходящих. Это можно определить по имеющемуся в затылочной кости отверстию, которое соединяет с позвоночным каналом полость черепа. Более того, в вулканическом окаменевшем пепле в Танзании были найдены "человеческие" следы, которые были оставлены примерно 3,6 млн лет назад. Австралопитеки, таким образом, являются промежуточной формой второго из вышеперечисленных типов. Мозг у них примерно такой, как у шимпанзе, имеется развитое прямохождение.
Останки ардипитека
Позже ученые обнаружили новые палеонтологические находки. Одна из них - останки ардипитека, жившего примерно 4,5 млн лет назад. Проведя анализ его скелета, они выяснили, что ардипитеки передвигались по земле на двух задних конечностях, а также лазали по деревьям на всех четырех. У них было слабо развито прямохождение по сравнению с последующими видами гоминид (австралопитеками и людьми). Ардипитеки не могли передвигаться на значительные расстояния. Они являются переходной формой между общим предком шимпанзе и человека и австралопитеком.
Были найдены многочисленные доказательства эволюции человека. Мы рассказали лишь о некоторых из них. На основании полученной информации ученые составили представление о том, как менялись гоминиды с течением времени.
Эволюция гоминид
Следует отметить, что до сих пор многих не убеждают доказательства эволюции. Таблица с информацией о происхождении человека, которая представлена в каждом школьном учебнике по биологии, не дает покоя людям, вызывая многочисленные споры. Можно ли включать эту информацию в школьную программу? Должны ли дети изучать доказательства эволюции? Таблица, носящая ознакомительный характер, возмущает тех, кто считает, что человек был создан Богом. Так или иначе, мы изложим информацию об эволюции гоминид. А вы сами решите, как к ней относиться.
У гоминид в ходе эволюции сначала образовалось прямохождение, а объем их мозга был значительно увеличен много позже. У австралопитеков, обитавших 4-2 млн лет назад, он составлял примерно 400 см³, практически как у шимпанзе. После них на нашу планету населял вид Человек умелый. Обнаружены его кости, возраст которых оценивается в 2 млн лет, найдены более древние каменные орудия. Около 500-640 см³ составлял размер его мозга. Далее в ходе эволюции возник Человек работающий. Мозг его был еще крупнее. Его объем составлял 700-850 см³. Следующий вид, Человек прямоходящий, еще больше был похож на современного человека. Объем его мозга оценивается 850-1100 см³. Затем появился вид Гейдельбергский человек. У него размер мозга достигал уже 1100-1400 см³. Далее появились неандертальцы, имевшие мозг объемом 1200-1900 см³. Человек разумный возник 200 тыс. лет назад. Он характеризуется размером мозга 1000-1850 см³.
Итак, мы представили основные доказательства эволюции органического мира. Как относиться к этой информации, решать вам. Изучение эволюции продолжается и по сей день. Вероятно, в будущем будут обнаружены новые интересные находки. Ведь в настоящее время активно развивается такая наука, как палеонтология. Доказательства эволюции, которые предоставляет она, активно обсуждаются как учеными, так и далекими от науки людьми.
Читайте также: