Арогенез и ароморфозы

1. Арогенез и ароморфозы

2.

Основным способом достижения
биологического прогресса является
арогенез (морфофизиологический
прогресс), процесс повышения общего
уровня организации.
Арогенез — процесс преобразования
организации, ведущий к ароморфозу
Арогенез неразрывно связан с
появлением ароморфозов

3.

• Термин "ароморфоз" введён
известным русским биологом А.Н.
Северцовым (1866-1936) в работах по
изучению морфологических
закономерностей эволюции. Наряду с
ароморфозами, А.Н. Северцов
предлагал различать идиоадаптации
(малозначимые эволюционные
изменения, связанные с мелкими
приспособлениями к конкретным
условиям окружающей среды) и
общую дегенерацию (регрессивные
изменения, катаморфоз).

4.

Ароморфозы – это широкие
анатомо-морфологические
адаптации, существенно
повышающие общий уровень
организации рассматриваемой
группы, выводящие ее на более
высокую эволюционную
ступень

5.

По представлениям А.Н. Северцова,
ароморфозы – это приспособительные
изменения, при которых повышается общая
энергия жизнедеятельности
По представлениям И.И. Шмальгаузена,
ароморфозы дают возможность
использования новых ресурсов среды
В результате организмы получают в борьбе за
существование преимущества общего
характера, не ограниченные строго
определенной средой

6. Результат арогенеза

Приобретение новых крупных
приспособлений приводит к:
• повышению организации ,
• развитию приспособлений широкого
значения
• Расширение адаптивной зоны
приводит к расширению среды
обитания-ареала

7.

• Повышение организации характеризуется
следующими чертами:
• 1) усилением жизнедеятельности организма;
2) большей дифференциацией его частей;
• 3) большей целостностью организма, т. е. его
интегрированностью, которая увеличивается
прямо пропорционально возрастанию
дифференциации (для животных);
• 4) развитием более активных способов
борьбы за существование;
• 5) усовершенствованием нервной системы и
органов чувств;
• 6) совершенствованием способа
размножения и защиты потомства

8.

Признаки становятся ароморфными
только в определенном сочетании с
другими признаками

9.

правая
дуга
аорты
Например, четырехкамерное
сердце у крокодилов не является
ароморфозом, поскольку при
наличии двух дуг аорты
артериальная и венозная кровь
смешиваются в спинной артерии
левая
дуга
аорты

10.

правая
дуга
аорты
левая
дуга
аорты
У птиц и млекопитающих четырехкамерное сердце
– это ароморфоз:
благодаря сохранению лишь одной из дуг аорты происходит
полное разделение кругов кровообращения

11.

• У земноводных и пресмыкающихся 2
дуги (холоднокровные)
• сохраняются у Птиц - Правая
• у мЛекопитающих - Левая.

12.

Ароморфозы неоднозначны по своим
масштабам
Различают крупнейшие, крупные и
частные ароморфозы

13.

Крупнейшие ароморфозы приводят к появлению
новых таксонов высшего ранга (разделов,
царств).
Примеры крупнейших ароморфозов:
– появление электрон-транспортных цепей (что
обеспечило возможность фотосинтеза и аэробного
дыхания),
– появление белков-гистонов и ядерной
оболочки (что обеспечило возможность митоза,
мейоза и полового размножения),
– появление зародышевых листков у животных и
дифференцированных тканей у растений (что
привело к образованию систем органов)

14.

Крупные и частные
ароморфозы приводят к
образованию таксонов на
уровне типов, отделов,
классов

15.

Примеры крупных ароморфозов:
– появление пыльцевой трубки и семени
у семенных растений;
– появление осевого скелета (хорды);
– появление конечностей членистоногих
и пятипалой конечности у позвоночных;
– появление зародышевых оболочек у
насекомых и амниот

16.

Примеры частных ароморфозов:
– появление замкнутого плодолистика,
околоцветника и плода у
покрытосеменных растений;
– полное разделение кругов
кровообращения у птиц и млекопитающих;
– преобразование ротового аппарата у
насекомых и млекопитающих

17. Ароморфозы позвоночных животных

18.

• Все амниоты (птицы и млекопитающие) имеют
внутреннее оплодотворение (в отличие от анамний, у
которых оплодотворение внешнее). Размножение их
происходит на суше; только немногие виды (как
китообразные) вернулись к размножению в воде.
• При эмбриональном развитии амниот развиваются две
зародышевые оболочки — амнион и сероза,
формирующие амниотическую полость, от которой и
происходит название таксона (а введено данное
название было немецким естествоиспытателем Э. Г.
Геккелем в 1866 г.).
• Амниотическая полость заполнена жидкостью, и
зародыш находится как бы в маленьком водоёме,
условия среды которого относительно постоянны.
Эволюционно зародышевые оболочки возникли для
обеспечения возможности развития эмбриона в
воздушной среде.

19.

Параллелизм и последовательность в появлении
ароморфных признаков млекопитающих:
I – звукопроводящий аппарат из трех косточек;
II – челюстное сочленение между чешуйчатой и
зубной костями;
III – мягкие, снабженные собственной мускулатурой
губы;
IV – увеличенные полушария головного мозга;
V – трехбугорчатые заклыковые зубы;
VI – верхние обонятельные раковины.
Суммарно все эти признаки определяли
развитие млекопитающих по типу арогенеза

20.

В результате ароморфозов происходит
морфофизиологический прогрессарогенез, основными критериями
которого являются следующие
показатели:

21.

а) системные – совершенствование систем
гомеостаза и гомеореза;
гомеостаз – это устойчивость
состояния, например, постоянная
температура тела, постоянство солевого
состава, постоянство содержания О2 и
СО2, постоянство рН...;
гомеорез – это устойчивость развития,
например, способность формирования
определенного фенотипа в
изменяющихся условиях среды обитания

22.

б) энергетические – повышение к.п.д. организма
(сравните опыление у сосны и у цветковых
растений);
в) информационные – возрастание объема
информации: генетической (увеличение объема ДНК в
клетке) и эпигенетической (память, научение).
Эпигенетика (др.-греч. ἐπι- — приставка,
обозначающая пребывание на чём-либо или
помещение на что-либо) — в биологии, в частности в
генетике — представляет собой изучение
закономерностей эпигенетического наследования —
изменения экспрессии генов или фенотипа клетки,
вызванных механизмами, не затрагивающими
последовательности ДНК.

23.

Следствием морфофизиологического
прогресса является общебиологический
прогресс, связанный с выходом в новую
адаптивную зону
Примером общебиологического
прогресса, основанного на ароморфозах,
является полное освоение наземновоздушной среды обитания
– сосудистыми растениями,
– насекомыми,
– позвоночными-амниотами

24. Эпиморфоз

25.

Высшей формой ароморфоза является
эпиморфоз
Эпиморфоз – это такой ароморфоз,
который позволяет организмам не
подчиняться требованием среды
обитания, а овладеть средой
обитания, преобразовать эту среду в
соответствии со своими
потребностями

26.

Эпиморфоз – это уникальное явление в
истории органического мира Земли,
достигнутое человеком
В основе эпиморфоза лежит развитие коры
больших полушарий головного мозга у человека.
В результате происходит изменение формы
позвоночника, изменение строение таза и
конечностей, положения головы и других
признаков, связанных с прямохождением
Перечисленные признаки обеспечивают
возможность коллективного труда с
использованием орудий труда, что и позволило
человеку овладеть средой обитания

27. Аллогенез и его формы

28.

Аллогенез – это процесс появления
частных адаптаций в определенных
условиях обитания, не
сопровождающийся повышением общего
уровня организации
Аллогенез – необходимое условие
достижения биологического
прогресса, поскольку любая группа
организмов обитает в конкретных
условиях

29.

Ароморфозы являются крупными
преадаптациями, заранее
обеспечивающими организмам возможность
обитания в новых условиях
Ароморфозы – это основа для аллогенеза
За счет аллогенеза на основе ароморфозов
начинается широкая адаптивная радиация

30. Результат аллогенеза

Аллогенная эволюция ведет к:
1. быстрому повышению численности,
2. многообразию видового состава
3. полноте приспособлений
4. высокому жизненному потенциалу.

31.

Концепция адаптивной радиации разработана
В.О. Ковалевским (1875) и Г. Осборном (1915)
независимо друг от друга
Адаптивная радиация – это разветвление
предкового ствола группы организмов на
отдельные ветви в ходе
приспособительной эволюции
Адаптивная радиация связана с развитием
адаптаций к различным условиям среды и
способов использования её ресурсов: освоение
различных местообитаний, убежищ, пищевой
базы, способов добывания пищи и т.д.

32.

Адаптивная радиация проявляется в
разнообразии таксономических групп в
пределах крупного таксона,
например, в разнообразии родов и
видов семейства Кошачьи,
разнообразии различных семейств
отряда Хищные и т.д.
Например, анцестральные (предковые)
формы млекопитающих, благодаря целому
комплексу ароморфозов дали начало
множеству групп, завоевавших все
мыслимые адаптивные зоны:

33.

древесно-лазающие
– растительноядные (белки, приматы),
– хищные (куницы),
наземно-лесные
– растительноядные (лоси, косули),
– хищные (волки),
наземные обитатели открытых пространств
(лошади),
подземные (кроты, слепыши),
околоводные (выдра) и полуводные (ластоногие),
водные (китообразные),
летающие (рукокрылые),
обитатели переходных местообитаний (лисы,
зайцы, кабаны)

34.

35.

В результате аллогенеза в пределах
ароморфозов формируются
– алломорфозы (идиоадаптации)
– теломорфозы
– гиперморфозы

36. Идиоадаптации - алломорфозы

Идиоадаптации алломорфозы

37.

Алломорфозы, или идиоадаптации – это
анатомо-морфологические адаптации,
обеспечивающие приспособленность к
определенным условиям обитания
При этом организмы не испытывают ни
значительного усложнения, ни упрощения
уровня организации: одни органы
дифференцируются далее, другие – теряют
свое значение и редуцируются
Соответственно, и энергия жизнедеятельности
остается на прежнем уровне

38.

Примеры алломорфозов:
характерные признаки семейств растений
– лилейные,
– злаки,
– сложноцветные...
и отрядов млекопитающих
– приматы,
– рукокрылые,
– китообразные...

39.

Лилейные

40.

Злаки

41.

Сложноцветные

42.

Приматы

43.

Рукокрылые

44.

Китообразные

45.

Так, то, что называют рогом нарвала, в действительности является
видоизменившимся левым передним зубом, который вырос в прямой и
закрученный мелкой спиралью бивень. Он полый и весит около 10 кг.
Длинными бивнями обладают только самцы нарвалов, самки же имеют
более короткие и прямые «рога».
Внушительный размер и заостренная форма «рога» самца заставляют
думать, что он необходим ему для защиты от врагов или нападения на
жертву. Однако ни для чего подобного бивень не используется. Самцы
нарвалов часто устраивают нечто вроде поединков, в которых трутся
бивнями. По самым распространенным версиям ученых, таким образом они
борются за лидерство в группе или сражаются за самок.
Впрочем, в 2006 году появилась ещё одна версия. По предположению
исследователя Мартина Нвиия, бивень нарвала — чувствительный орган,
содержащий множество нервных окончаний. Он позволяет нарвалу
ощущать изменение давления, температуры и относительную концентрацию
взвешенных в воде частиц. А трением бивнями нарвалы избавляются от
образовавшихся на «рогах» наростах.
правый передний зуб обычно не прорезается. Правый бивень у самцов и
оба бивня у самок скрыты в дёснах и развиваются редко, примерно в одном
случае из 500. Отломленные бивни не отрастают, однако зубной канал
такого бивня закрывается костной пломбой. Бивни нарвалов
характеризуются высокой прочностью и гибкостью; их концы могут
изгибаться, по крайней мере, на 31 см в любом направлении, не ломаясь.

46. Признаки узкой специализации

47.

Теломорфозы – это признаки узкой
специализации
Теломорфозы – это предельный случай
алломорфозов
Теломорфозы связаны с переходом от общей
среды к частной, более ограниченной
Примеры теломорфозов: адаптивные комплексы
специализированных организмов
– дятлы,
– кроты,
– муравьеды,
– куньи,
– насекомоядные растения...

48.

• В случаях гиперморфоза отд. органов он является
либо специфич. адаптацией — узкая специализация
(напр., гигантские клыки у ископаемого саблезубого
тигра — махайрода), либо результатом полового
отбора (напр., клыки у бабируссы, вероятно, рога у
большеротого оленя). Г.— следствие крайней
специализации организмов обычно к весьма узким
условиям существования и при незначит, изменении
среды может привести к вымиранию данной группы
организмов.

49.

Гиперморфоз
Класс – Млекопитающие
Отряд – Парнокопытные
Семейство – Свиньи
Род – Бабируссы
Вид - Бабирусса

50.

51.

52. Теломорфозы-узкая специализация

• Однако телогенная организация дает ее
обладателю определенные
преимущества только пока существует
данная среда. Легко понять, что
изменение данной среды делает
обладателя телогенной организации
нежизнеспособным и ведет к его
элиминации.

53.

• Элиминация — в биологии — процесс
вымирания отдельных особей, групп
особей или целых популяций, а также
их устранение от размножения в
результате различных факторов среды.
К числу таких факторов могут относится
биотические, физические и
антропогенные факторы. ...
• в фармакокинетике — выведение
лекарственного вещества из организма
естественными путями;

54.

• в экономике:
• изъятие существующих продуктов из
производственной программы
предприятия;
• прекращение производства товара;
• в математике — исключение
неизвестного из системы уравнений;

55.

Дятлы

56.

Клесты

57.

Муравьеды

58.

Европейский крот
Крот-звездорыл

59.

Барсук –
мало
специализированный
представитель
Куньих
Куньи:
ласка, горностай, хорёк,
куница, выдра, калан

60.

непентес
росянка
венерина
мухоловка
Насекомоядные растения

61.

Между ароморфозами и алломорфозами не
всегда можно провести четкое разграничение
Например, появление
– чешуи у рыб,
– перьевого покрова у птиц,
– шерстного покрова у млекопитающих
можно рассматривать и как частные
ароморфозы, и как очень крупные
алломорфозы (идиоадаптации)

62. Катагенез. Формы дегенерации

63.

Катагенез, или общая дегенерация – это
процесс снижения общего уровня
организации
В процессе катагенеза формируются
катаморфозы и гипоморфозы

64.

Катаморфозы – это примитивные признаки,
которые появляются при утрате прогрессивных
признаков в ходе онтогенеза
Примеры: признаки дегенерации паразитических и
сидячих форм, которые на личиночных стадиях ведут
активный образ жизни
Например, личинки асцидий имеют все черты
хордовых, а у взрослых асцидий редуцируется хорда, от
нервной трубки остается лишь нервный ганглий без
внутренней полости, кровеносная система незамкнутая.
При катагенезах, как это видно на примере асцидий,
часть онтогенеза протекает в более сложных условиях
(личинка плавает), и катагенез наступает только в другой
части онтогенеза, а именно во взрослом состоянии, когда
животное укрепляется на дне и ведет более простой образ
жизни.

65.

Асцидии

66.

Гипоморфозы – это примитивные
признаки, которые появляются из-за
недоразвития органов, из-за остановки
развития на ранних этапах онтогенеза
Гипоморфозы широко распространены у
Хвостатых земноводных: у многих видов
пожизненно сохраняется жаберное дыхание,
а у некоторых видов жабры утрачиваются,
но легкие не формируются

67.

• сирены — своеобразные амфибии,
совершенно не выходящие на сушу.
Они характеризуются упрощенной
организацией: имеют постоянные жабры,
недоразвитые глаза, конечности с
редуцированным числом пальцев и т. д.
Такую форму упрощения организации,
которая является следствием
постоянного пребывания в упрощенной
среде, и назвают гипогенезом (греч.
«гипо» — меньше, не до-).

68.

69.

Отсутствие легких у некоторых амфибий:
протей, безлегочная саламандра

70.

Катаморфозы и гипоморфозы часто
наблюдаются у паразитов
Например,
– утрата дыхательных ферментов у взрослой
аскариды – катаморфоз (личинки аскарид –
аэробы),
– отсутствие пищеварительной системы и
недоразвитие нервной системы у ленточных
червей – гипоморфоз (по сравнению с
сосальщиками)

71.

Катаморфоз:
Взрослые аскариды утрачивают
способность к аэробному дыханию

72.

Катаморфоз:
Взрослые саккулины
(эндопаразиты крабов)
утрачивают органы
тела ракообразных,
которые имелись у
личинок-науплиусов

73.

При этом у паразитов часто появляются
признаки очень узкой специализации –
теломорфозы
Например, у ленточных червей появляется
специфический отдел тела – сколекс, а также
стадия финны, которая может служить для
бесполого размножения (особенно у
эхинококка).
Сколекс- головная часть, передний отдел тела
ленточных червей (цестод), на котором
располагаются органы фиксации,при помощи
которых эти паразиты прикрепляются к стенкам
кишечника хозяина

74.

Сколексы ленточных червей

75.

Кроме того, для
паразитов характерны
гиперморфозы: общий
гигантизм (паразиты
значительно крупнее
свободноживущих
родственных форм) и
переразвитие
отдельных систем
органов (например,
половой системы у
цепней)

76.

У паразитических растений
утрата способности к
фотосинтезу сопровождается
появлением крупных и/или
сложно устроенных цветков

77.

Раффлезия
Паразит тропических растений. Вегетативные органы –
побеги и корни – полностью редуцированы. Вегетативное
тело представлено нитями из недифференцированных
клеток, похожими на гифы гриба. Эти нити внедряются в
ткани растения-хозяина (обычно на корнях).
Вегетативное тело образует цветочные
почки, которые прорывают кору хозяина и
дают цветоносные побеги с одиночными
крупными цветками, распростертыми на
земле.
Диаметр цветка до 60–100 см;
околоцветник представлен пятью
крупными мясистыми листочками, по
виду напоминающими гниющее мясо.
Цветки издают зловонный запах,
привлекающий опылителей – мух.

78.

Аллогенез – редукция конечностей в связи с
переходом к роющему образу жизни
Безногие амфибии:
цейлонский рыбозмей, западный дермофис, тифлонектес

79.

Аллогенез – редукция конечностей
китообразных в связи с переходом в водную
среду обитания

80.

Аллогенез – редукция околоцветника у
злаков в связи с переходом к анемофилии