Макроэволюция

1. Направления эволюции

2.

Регион - 2025
Укажите два главных направления адаптации в ходе
эволюционных преобразований.
Примерный вариант ответа
1. Приспособление путем достижения максимального
соответствия условиям среды.
2. Повышение уровня организации, что обеспечивает
определенную независимость от условий среды
(возможность
существования
в
более
широком
диапазоне условий).

3.

МЭ-2025
В чем состоит основное направление эволюции (адаптации)
живых существ и человека? В чем различие?
Магистральным направлением является обеспечение
максимально возможной независимости от условий
окружающей среды.
Развитие живых существ происходит за счет изменения
структуры и функции организма, развитие человека
происходит за счет развития культуры.

4.

Закл - 2024
Почему в природе обычно происходит не упрощение, а
усложнение биосистем в ходе исторического развития
(филогенезе живых существ и эволюции экосистем)?
• В ходе исторического развития происходит
непрерывное
образование
новых
форм,
совершенствование
организации,
на
пути
обеспечения все большей независимости от
условий среды, и усложнение сообществ, что
обеспечивает все большую устойчивость биосистем

5.

Прогрессивное развитие органического мира очевидно:
число таксонов растет, а их сложность увеличивается

6. Разделение понятий прогресса

Однако оставалось неясным, почему при прогрессивном развитии природы
продолжают сохраняться и даже процветать, примитивные формы жизни?
Разделение понятий
прогресса
Биологический
прогресс
Морфофизиологический
прогресс

7. Биологический прогресс

Это возрастание приспособленности
потомков, по сравнению с предками
(теория А.Н. Северцова,1925).
Понятие относится не к особи, а к виду и
надвидовым таксонам!
Критерии:
– увеличение численности,
– расширение ареала,
– прогрессивная дифференциация (увеличение
числа систематических групп в таксоне).
Достаточно выполнения хотя бы одного критерия!

8. Критерии биологического прогресса связаны между собой

Возникновение новой адаптации
и/или изменение внешних условий
Причина
прогресса
Повышение численности вида
Критерий 1 экологический
Расширение ареала
Критерий 2 экологический
Адаптация к новым факторам среды
Расширение экологической ниши
Рост внутривидовой дифференцировки
Увеличение приспособленности
Критерий 3 таксономический

9. Биологический регресс

Это снижение приспособленности потомков,
по сравнению с предками
Критерии:
снижение численности,
сужение ареала,
снижение числа систематических групп в
таксоне (в виде – подвидов, в роде –
видов и т.д.).
Эти критерии прогресса/регресса позволяют
сравнивать разные таксоны по их адаптированности.

10.

Отряд амиеобразные – пример таксона в состоянии биологического регресса
Обыкновенная амия или ильная рыба –
единственный современный вид
Карта находок остатков амиевых
рыб
мезозоя
и
кайнозоя
(местонахождения
указаны точками) по состоянию
на 1998 год. На восточном
побережье Северной Америки
более мелкими точками очерчен
ареал современной амии.

11. Результат биологического регресса – вымирание видов

Причина: изменение среды
Снижение численности вида
Критерий 1 экологический
Сужение ареала
Критерий 2 экологический
Сужение экологической ниши
Сокращение числа подчиненных таксонов
Снижение приспособленности
Вымирание
Критерий 3 таксономический

12. Пути достижения биологического прогресса (= направления эволюции) по А.Н. Северцову

13.

Регион - 2025
Укажите два главных направления адаптации в ходе
эволюционных преобразований.
1. Приспособление путем достижения максимального
соответствия условиям среды.
2. Повышение уровня организации, что обеспечивает
определенную независимость от условий среды
(возможность
существования
в
более
широком
диапазоне условий).

14.

Повышение уровня организации, что обеспечивает
определенную независимость от условий среды
(возможность существования в более широком
диапазоне условий) = ароморфоз
Это приспособления, которые повышают уровень
организации и открывают новые эволюционные
возможности
Критерии:
дифференциация организма,
интенсификация функций,
интеграция организма,
рационализация строения,
повышение уровня гомеостаза,
возрастание объема информации,
извлекаемой из среды
Ароморфозы обычно
перечисляют в
качестве
отличительных
признаков типов и
классов
Следствие ароморфозов - повышение независимости
организма от среды. Возможность существовать в более
разнообразных условиях.

15. Ароморфозы в эволюции хордовых

Ароморфоз
Новые возможности
Хорда, осевой и
висцеральный скелет, череп
Внутренний скелет позволяет достичь
значительно больших размеров, чем наружный
Нервная трубка, головной
мозг из 5 отделов. Кора
Сложные движения, сложные безусловные
рефлексы, сложные условные рефлесы
Брюшная аорта, затем 2, 3 и
4–камерное сердце
Этапы повышения эффективности снабжения
организма кислородом и питательными в-вами
Челюсть
Захват и переработка крупной добычи
Легкие
Дыхание на суше
5-палая конечность
Передвижение по суше
Зародышевые оболочки:
сероза, амнион и аллантоис
Развитие эмбрионов вне воды
Теплокровность (комплекс
признаков)
Гомеостаз, сохранение активности при низкой
температуре, освоение высоких широт

16.

Приспособление путем достижения максимального
соответствия условиям среды = идиоадаптация

17. Морфо-физиологический регресс (= Общая дегенерация)

Это упрощение организации, связанное с
исчезновением целых систем органов и функций
Переход к жизни в относительно
стабильных условиях
Внутри других
организмов
Сидячий образ жизни на
дне водоемов
Общая дегенерация широко
распространена в природе

18.

Общая дегенерация – редукция систем органов и упрощение строения обычно в
связи с переходом к паразитическому или симбиотическому образу жизни

19.

Обобщение:
Морфофизиологический
прогресс
Идиоадаптация
Общая
дегенерация
Биологический
прогресс
Биологический прогресс может быть обеспечен
всеми тремя направлениями эволюции!

20.

Муницип -2025
В чем состоит основное направление
эволюции (адаптации) живых существ и
человека?
• Магистральным направлением является
обеспечение максимально возможной
независимости от условий окружающей
среды.

21.

Как достигается прогрессивное развитие
органического мира?

22.

Закл - 2024
Почему в природе обычно происходит не упрощение, а
усложнение биосистем в ходе исторического развития
(филогенезе живых существ и эволюции экосистем)?
• В ходе исторического развития происходит
непрерывное
образование
новых
форм,
совершенствование
организации,
на
пути
обеспечения все большей независимости от
условий среды, и усложнение сообществ, что
обеспечивает все большую устойчивость биосистем

23.

Повышение уровня организации, что обеспечивает
определенную независимость от условий среды
(возможность существования в более широком диапазоне
условий)
Что такое повышение уровня организации?

24.

1. Снабжение кислородом (аэробный метаболизм) требует перестройки работы
дыхательной системы

25.

Вдох 1
Вдох 2
Выдох 1
Выдох 2

26.

27.

Четырехкамерное сердце с одной дугой аорты обеспечивает полное разделение
артериальной и венозной крови

28.

Скелетная мускулатура птиц
Масса больших грудных мышц может составлять до 25% общей массы тела!

29.

Максимальное повышение эффективности пищеварительной системы

30.

31.

Питание нектаром широко распространено среди птиц
Щетинкоязычные попугаи
Сем. Нектарницы
Танагра-медосос
Promerops (сахарный медосос)
Цветоеды

32.

Повышение эффективности работы выделительной системы: часть нефронов в
почках птиц имеет петлю Генле (нефроны маммального типа)

33.

Что дает этот ароморфоз?
Большинство гомойотермных животных обладают очень широкой
толерантностью к абиотическим условиям среды
Азиатский черноголовый чекан.
Населяет лесотундру Сибири
Африканский черноголовый чекан.
Населяет саванны Африки
Повышение уровня организации, что обеспечивает определенную
независимость от условий среды (возможность существования в более
широком диапазоне условий)

34.

Что дает этот ароморфоз?
Новые данные (2020 г) – 12200 км беспосадочного перелета
Такие способности требуют полной перестройки всего
метаболизма!

35.

Существуют ли различия между
ароморфозами и идиоадаптациями?
• Условия
среды
определяют
требования на пути адаптации в
ходе
эволюционных
преобразований.
• Условия
среды
апробируют,
насколько возникающие изменения
соответствуют условиям среды.

36.

Выход позвоночных животных на сушу

37.

Лопастеперые позднего девона
Пандерихтис
Тиктаалик

38.

Acanthostega

39.

40.

Гипотеза 1: Функция конечности – отталкивание от дна на мелководье
http://batrachos.com

41.

Гипотеза 2: Конечности служили точкой опоры при ундулирующих движениях
тела

42.

43.

Развитие дыхательной системы

44.

Многие современные рыбы способны дышать атмосферным воздухом с
помощью легких или плавательного пузыря

45.

4
5
Второй круг кровообращения появляется у рыб в связи с переходом к
легочному дыханию

46. Как связаны между собой онтогенез (индивидуальное развитие) и эволюция?

47. Онтогенез филогенез

Фриц МЮЛЛЕР
1822-1897
1864 г. Мюллер на примере
развития ракообразных
показал, что
изменения строения взрослых
животных происходят
благодаря изменению их
онтогенеза.
Онтогенез
филогенез

48.

Общая дегенерация – редукция систем органов и упрощение строения обычно в
связи с переходом к паразитическому или симбиотическому образу жизни

49.

Дегенерация у саккулины происходит за счет изменения
онтогенеза

50.

Геккель вводит термины:
• Рекапитуляция - повторение этапов эволюции
взрослых предков в онтогенезе (формирование у эмбрионов
тетрапод жаберных дуг и однокамерного сердца).
• Гетерохронии - изменение времени закладки органа
(головной мозг позвоночных развивается быстрее, чем пищеварительная
система ).
• Гетеротопии - изменение места закладки органа.
(смещение сердца у птиц и млекопитающих в грудную полость от головы)
• Ценогенезы - адаптации у личинок (жабры головастиков).

51.

Закл - 2023
Специалист в области биологии развития С. Гилберт отметил
необходимость знать как происходит развитие морского ежа не только
в лабораторном стакане, но и в волнах океана. Эколог Ю. Одум
отмечал важность биологии развития для экологических
исследований. Что имел в виду С. Гилберт?
Что имел в виду Ю. Одум?
1. С. Гилберт отметил важность экологической биологии развития,
нацеленной на понимание роли среды в онтогенезе.
2. Ю. Одум отмечал важность понимания роли гомеостаза развития
организма в обеспечении устойчивости биологических систем разного
уровня.
Онтогенез может изменяться под воздействием
среды

52.

Регион - 2024
В чем состоит роль экологии для
биологии
развития
(исследование
индивидуального развития) (вопрос 1),
теории эволюции (вопрос 2)?
1. Взаимоотношения организма со
средой
определяют
особенности
индивидуального развития.
2.
Факторы
среды
определяют
направления
эволюции
и
жизнеспособность новых форм.

53.

Изменчивость Salvelinus malma в Кроноцком озере
Woronowicz, K. C., et al. (2024). "Phylogenomic analysis of the Lake Kronotskoe species flock of
Dolly Varden charr reveals genetic and developmental signatures of sympatric radiation."

54.

Гетерохрония (от греч. heteros — иной, chronos — время) —
это биологическое явление, заключающееся в изменении времени закладки и темпа
развития отдельных органов или систем в процессе онтогенеза (индивидуального
развития) или филогенеза (исторического развития).
https://sev-in.ru/node/3875

55.

Закл-2025
Эволюцию живых существ можно определить как контроль развития со
стороны окружающей среды. Что при этом происходит в ходе эволюции
(вопрос 1) и в ходе индивидуального развития (вопрос 2)? Почему так
важно, чтобы в ходе эволюции адаптивные изменения в онтогенезе
подкреплялись соответствующими изменениями в генотипе (вопрос
3)?
Ответьте на вопросы. За ответ от 0 до 2 баллов. Всего за задание 6
баллов.
• В ходе эволюции идет формирование генотипа, который
обеспечивает фенотип соответствующий определенным условиям
среды (процесс адаптации).
• В ходе онтогенеза происходит реализация и апробация генотипа в
зависимости от конкретных условий среды.
• При отсутствии генетических изменений (когда сигнал снаружи
заменяется сигналом изнутри) процесс адаптации придется
повторять в онтогенезе снова и снова в чреде поколений.

56.

Из лекций Т.Г. Романовской

57.

Из лекций Т.Г. Романовской

58.

Из лекций Т.Г. Романовской

59.

Из лекций Т.Г. Романовской

60.

61.

Согласно современным представлениям, изменение
онтогенеза – главный механизм эволюции
Hox – гены и идиоадаптация: эволюция змей
Nicolas Di-Poi, Juan I. Montoya-Burgos, Hilary Miller, Olivier Pourquie, Michel C. Milinkovitch, Denis Duboule. Changes in
Hox genes’ structure and function during the evolution of the squamate body plan // Nature. 2010. V. 464. P. 99–103.

62.

эволюция змей сопровождалась существенными изменениями в высококонсервативном
регуляторном участке, отвечающем за включение экспрессии гена SHH (Sonic hedgehog)
1) F. Leal, M. J. Cohn. Loss and Re-emergence of Legs in Snakes by Modular Evolution of Sonic hedgehog and HOXD Enhancers //
Current Biology. 2016. DOI: 10.1016/j.cub.2016.09.020.
2) E. Z. Kvon et al. Progressive Loss of Function in a Limb Enhancer during Snake Evolution // Cell. 2016. DOI:
10.1016/j.cell.2016.09.028.