Какво е регресия в биологията. Лекция: Прогрес и регресия. Критерии за биологичен прогрес и регрес. Биологичен прогрес

Биологичният прогрес се осъществява по различни начини.

Първият метод е да се подобри в историческия процес органната система, която е най-важна за живота на организмите. Затова се нарича морфофизиологичен прогрес. При втория метод системата от органи, които са вторични за живота на организмите, се променя и следователно тяхната структура не се усложнява, но те се адаптират към заобикаляща среда. При третия метод организмите претърпяват биологичен прогрес в резултат на промяна в тяхната организация от проста към сложна.

Под ароморфозапод морфофизиологичен прогрес разбират еволюционни промени, които определят общото повишаване на степента на организация и повишаване на интензивността на жизнената активност на организмите. Ароморфозите дават на живите същества значителни предимства в борбата за съществуване и отварят възможности за развитие на нови местообитания.

Примери за адаптации, които са възникнали в резултат на прогресивната посока на еволюцията, включват:

поява на многоклетъчни организми;
преход към полово размножаване;
образуване на акорди;
формиране на гръбначния стълб;
появата на крайници с пет пръста;
образуване на перки;
образуване на трикамерно сърце при земноводните;
образуването на два кръга на кръвообращението при земноводните;
развитие на топлокръвност;
усложнение на мозъка;
преход към вътрешно оплождане при гръбначните животни;
преход при

Ако анализираме историята на развитието органичен свят, тогава можете да видите, че много таксономични групи организми са станали по-напреднали и многобройни с течение на времето. Отделни групи обаче постепенно намаляват числеността си и изчезват от арената на живота. Следователно еволюцията протича в две посоки. Учението за основните направления на еволюцията - биологичен прогрес и биологичен регрес е разработено от А. Н. Северцов и допълнено от неговия ученик И. И. Шмалгаузен.

Биологичен прогрес(от лат. прогресус- движение напред) е посока на еволюция, характеризираща се с увеличаване на адаптивността на организмите от определена систематична група към околната среда. Появата на нови адаптации осигурява на организмите успех в борбата за съществуване, запазване и размножаване в резултат на естествения отбор. Това води до нарастване на числеността и, като следствие, до развитие на нови местообитания и формиране на многобройни популации. Популациите, които се намират в различни условия на околната среда, са обект на действието на многопосочен естествен подбор. В резултат на това те постепенно се превръщат в нови видове, видовете в родове и т.н. В резултат на това систематична група (вид, род, семейство и т.н.) е в състояние на просперитет, тъй като включва много подчинени форми.

По този начин биологичният прогрес е резултат от успеха на систематична група в борбата за съществуване, благодарение на повишената годност на нейните индивиди.

Биологична регресия(от лат. регресус- връщане, движение назад) - посока на еволюция, характеризираща се с намаляване на адаптивността на организмите от определена систематична група към условията на живот. Ако скоростта на еволюция на организмите (формиране на адаптации) изостава от промените във външната среда и свързаните с нея форми, тогава те не могат да се конкурират с други групи организми. Това означава, че те ще бъдат изтрити естествен подбор. Ще има намаляване на броя на индивидите. В резултат на това площта на територията, обитавана от тях, ще намалее и в резултат на това броят на таксоните ще намалее. В резултат на това може да настъпи изчезване на тази група.

По този начин биологичната регресия е постепенното изчезване на систематична група (вид, род, семейство и т.н.) поради намаляване на годността на нейните индивиди. Човешката дейност също може да доведе до биологична регресия на някои видове. Причината може да бъде пряко унищожаване (бизони, самури, стелерови крави и др.). Но това може да се случи и в резултат на намаляване на местообитанията по време на усвояването на нови територии (дропла, бял кран, тръстикова жаба и др.). Видовете в състояние на биологична регресия са включени в Червената книга и подлежат на защита.

Четвъртото издание на Червената книга на Република Беларус включва 202 вида животни, 189 вида растения, 34 вида мъхове, 21 вида водорасли, 25 вида лишеи и 34 вида гъби. Много важна мярка за опазване е създаването на така наречените червени тетрадки - списъци на редки видове от даден район, съставени млади еколозив училищата.

Признаците, характерни за биологичния прогрес и биологичния регрес, са представени в таблицата:

Начини за постигане на биологичен прогрес

Биологичният прогрес може да бъде постигнат по три основни начина – чрез арогенеза, алогенеза и катагенеза. Всеки от пътищата се характеризира с възникването на определени адаптации (адаптации) в организмите.

Арогенеза(от гръцки airо- Вдигам, генезис- развитие) - пътят на развитие на адаптациите, които повишават нивото на организация на индивидите и тяхната адаптивност към различни средиместообитание до такава степен, че им позволява да се преместят в нова жизнена среда (например от водна среда към земно-въздушна среда). Тези адаптации се наричат ароморфози(от гръцки airо- Вдигам, морфоза- образец, формуляр). Те представляват дълбоки промени в структурата и функцията на организмите. В резултат на появата на тези адаптации значително се повишава нивото на организация и интензивността на жизнените процеси на организмите. Ето защо Северцов нарича ароморфози морфофизиологичен прогрес. Примери за основните ароморфози са представени в таблицата:

Основни ароморфози при животни и растения

Животни	растения
Двустранна (двустранна) симетрия на тялото	Хлорофил и хлоропласти (фотосинтеза)
Два вида репродуктивни системи	Тъкани (покривни, механични, проводими)
Подвижни крайници	Органи (корен, стъбло, лист)
Трахеално дишане при безгръбначни животни	Редуване на поколения (спорофит и гаметофит)
Белодробно дишане при гръбначните животни	Цвете и плод
Централна нервна система, развити части на мозъка	Двойно торене (без вода)
Четири камерно сърце
Два кръга на кръвообращението (топлокръвни)
Алвеоларни бели дробове

Арогенезата води до появата на големи систематични групи (класове, подразделения, типове, царства). Примери за арогенеза са появата на отдели холосперми и покритосеменни растения, класове сухоземни гръбначни животни и др.

Алогенеза(от гръцки allos- друг, различен, генезис- произход, поява) - пътят на развитие на частни адаптации, които не променят нивото на организация на индивидите. Но те позволяват на индивидите да заселят по-пълно предишното си местообитание. Тези адаптации се наричат аломорфози. Аломорфозите възникват на базата на ароморфозите и представляват разнообразие от форми на органи, без да ги променят вътрешна структура. Примери за аломорфози могат да бъдат различни форми на крайниците при гръбначните животни, клюнове и крака при птиците, различни видове листа, стъбла, цветя при растенията и т.н. Благодарение на аломорфозите алогенезата води до увеличаване на видовото разнообразие в големи систематични групи. Например, увеличаването на видовото разнообразие на класа двусемеделни растения се дължи на външния вид различни формицветя.

А. Н. Северцов също отбелязва, че в хода на еволюцията има естествена промяна в пътищата на еволюцията (законът на Северцов). Всяка голяма систематична група започва своето развитие по пътя на арогенезата поради появата на ароморфози. Това й позволява да се премести в ново местообитание. След това организмите се заселват в различни местообитания. Въз основа на ароморфозите възникват аломорфози и еволюцията протича по пътя на алогенезата. В резултат на това настъпва пълна колонизация на новата среда и т.н. Северцов разглежда катагенезата като специален случай на арогенезата и алогенезата.

Основните направления на еволюцията са биологичен прогрес (просперитет на таксономична група) и биологична регресия (изчезване на таксономична група). Биологичният прогрес може да бъде постигнат по различни начини: чрез арогенеза, алогенеза и катагенеза.

Посоките на еволюцията, описани по-горе, характеризират явлението биологичен прогрес.

Повишената организация (ароморфоза) и разминаването на интересите (идиоадаптация), като основни пътища на еволюцията, изключват организмите от прекомерна конкуренция, намаляват я и в същото време повишават устойчивостта им към елиминиращи фактори. По правило тези посоки на еволюция са придружени от селекция за широка модификационна адаптивност, т.е. за развитие на широк „адаптивен фонд“. Следователно ароморфозите и аломорфозите (както и други еволюционни пътища) водят до биологичен прогрес.

Основните признаци на биологичен прогрес са:

Увеличаване на числата.
Насищане на видова популация с разнообразни миксобиотипове (контролирани чрез селекция).
Разширяване на района (района) на разпространение.
Диференциация на локални раси (екологични и географски).
По-нататъшно разминаване, появата на нови видове, родове, семейства и др.

Разбира се, ако идиоадаптациите са от по-специализиран характер, оставайки адаптации с много тясно теломорфно значение, тогава възможностите за разширяване на обхвата са ограничени. Но дори и в този случай пътят на екологична диференциация не е затворен и ако станцията е обширна (например голям участък от гора), тогава по-нататъшното разширяване на обхвата до границите на станцията не е затворено.

Нека да разгледаме два примера за биологичен прогрес.

2. Пасюк (Rattus norvegicus) прониква в Европейска Русия през 18 век. В Германия (Прусия) се появява около 1750 г., в Англия - от 1730 г., в Париж след 1753 г., в Швейцария след 1780 г., в Ирландия от 1837 г. В средата на 19 век пасюк все още не е в Западен Сибир. През 1887 г. пасюк от време на време се намира близо до Тюмен. През 1897 г. той е открит в южната част на провинция Тоболск и е често срещан в Оренбург и по цялата дължина на Урал, от Уралск до Орск. Според Кашенко пасюк се е появил в района на Оренбург след железопътна линия. През 1889 г. още не е имало Пасюк. източните границиТомска губерния Въпреки това, в Източен Сибир, неговият сорт отдавна съществува - трансбайкалският пасюк. Следователно, в края на XIXвек, около времето на откриването на Сибирската железница. д., Западен Сибир беше свободен от Пасюк. Движение по посочения ж.п. открит през 1896-97 г. и на 29 май 1907 г. (след Японска война) първият екземпляр от пасюк е уловен в Омск. През 1908 г. Кашченко получава голям бройЗападносибирски пасюки, а през 1910 г. пасюците „започват да играят ролята на истинско бедствие“. Придвижвайки се на изток, европейските пасюки в крайна сметка заеха целия Западен Сибир (с изключение на далечния север) и се натъкнаха на сорта Transbaikal.

„В средата на най-големия от континентите... железният пръстен, образуван от Пасюк около земното кълбо, най-накрая се затвори и аз, пише Кашченко (1912), трябваше да присъствам на този последен акт от неговото победоносно шествие.“

Силно активен, изменчив и приспособим в поведението си към различните климатични зони, пасюкът енергично разширява ареала си навсякъде, където има вода, храна и хора.

Пример за биотично прогресивен растителни видовеможе да бъде канадската чума (Elodea canadensis), която бързо нахлува в нови местообитания.

Това са основните характеристики на видовете в състояние на биологичен прогрес. Разширяването на ареала, улавянето на нови местообитания е най-важната им характеристика, осигуряваща достъп до вътревидова диференциация и образуването на нови форми поради това.

Отлична илюстрация за това може да се види в биологично прогресивното развитие на кафявия заек (Folitarek, 1939). Заекът е адаптиран към открити места с по-малко дълбока или гъста снежна покривка. Следователно не може да се разпространи на север, в горската зона с по-рехав и следователно по-дълбок сняг. С изсичането на гората обаче условията на снежната покривка се промениха (стана по-плитка и по-плътна) и заекът започна бързо да се разпространява на север. Интересно е, че през годините на числено нарастване се увеличава и темпът на напредък на север. След като проникна на север, заекът формира тук нова екологична форма - малко по-голяма, със значително побеляла зимна вълна в сравнение със зимния си цвят на юг. Имаше селекция (и евентуално адаптивна модификация) по размер (колкото по-голяма е телесната маса, толкова по-високо е производството на топлина с по-малка мощност поради относително по-малката повърхност) и селекция за избелване, при което заекът е по-малко забележим за хищника ( лисица). Така новите условия на околната среда, които предизвикаха увеличаване на числеността, отвориха възможността за разширяване на ареала, а разширяването на ареала предизвика образуването на нова форма.

Биологична регресиясе характеризира с противоположни признаци:

намаляване на броя,
стесняване и разделяне на зоната на отделни петна,
слаба или дори липсваща вътрешноспецифична диференциация,
изчезването на форми, видове, цели групи от последните, родове, семейства, разреди и др.

По правило „адаптивният фонд“ на видовете, подложени на биологична регресия, е по-тесен от този на формите, които изпитват биологичен прогрес.

В резултат на тези особености биологично регресивните видове могат да се превърнат в ендемити, с много ограничен или дори петнист ареал, примери за които вече дадохме.

Такива биологично регресивни видове включват (отчасти под човешко влияние) европейския бобър, ондатрата, европейския бизон, новозеландската туатария и много други форми. Сред растенията може да се посочи вече споменатото гинко билоба, запазено само на някои места в Източна Азия, докато в мезозоя (особено в юра) гинко е широко разпространено.

Намаляването на числеността и стесняването на ареала води вида до състояние на биологична трагедия, тъй като при тези условия въздействието на безразборните форми на елиминиране излага вида на риск от пълно унищожение. Ако намаляването на числеността и стесняването на ареала достигне такива размери, че последният се концентрира в малка площ, тогава еднократно или многократно катастрофално елиминиране ще прекрати съществуването му.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

А. Н. Северцов показа, че историческите трансформации и разработването на нови устройства (адаптогенеза) се извършват по различни начини. Той идентифицира концепциите за биологичен прогрес и регрес.

Биологичният прогрес означава победата на даден вид или друга таксономична група в борбата за съществуване. Признаци на биологичен прогрес са:

1.увеличаване на броя на индивидите;

2. разширяване на площта;

3. увеличаване на броя на дъщерните таксономични групи.

И трите признака на биологичен прогрес са свързани помежду си. Увеличаването на броя на индивидите допринася за разширяването на границите на обхвата на вида, заселването на нови местообитания, което води до образуването на нови популации, подвидове и видове. В момента насекомите, птиците и бозайниците са в състояние на биологичен прогрес.

Концепцията за биологична регресия е противоположна на биологичния прогрес. Биологичната регресия се характеризира с:

намаляване на числеността поради превишаване на смъртността над възпроизводството;

намаляване на вътревидовото разнообразие;

3. стесняване и разширяване на целостта на площта, която се разпада на отделни петна;

4. излагане поради малкия брой на масова катастрофална елиминация, която може внезапно да прекрати съществуването на такава група.

А.Н. Северцов показа, че биологичният прогрес не е единственият, а само един от възможните пътища за еволюционни трансформации.

Най-важните начини за биологичен прогрес според А. Н. Северцов: ароморфоза, идиоадаптация, дегенерация.

Впоследствие проблемът с пътищата биологична еволюциябеше разработен И.И. Шмалхаузен.Той подчерта следното направления на биологичния прогрес: ароморфоза, аломорфоза,теломорфоза, хиперморфоза, катаморфоза, хипоморфоза.

Ароморфоза(орогенеза) - морфофизиологичен, морфофункционален прогрес - пътят на еволюцията, придружен от увеличаване на организацията на жизнената дейност и разширяване на местообитанието . Арогенезите се характеризират с:

1 укрепване на жизнената дейност на тялото;

2. по-голяма диференциация на неговите части;

3. по-голяма цялост на тялото, т.е. неговата интеграция;

4. разработване на по-активни методи за борба за съществуване;

5.подобряване нервна системаи сетивни органи.

Ароморфозата води до промени, които дават общ тласък на организацията и винаги води до биологичен прогрес. Предоставя възможност за преход към нови условия на съществуване. Пример за арогенеза е четирикамерно сърце, два кръга на кръвообращението, усложнение на нервната система, поява на живородене, хранене на малките с мляко, постоянна телесна температура. Ароморфози на земноводните - бели дробове, трикамерно сърце, два кръга на кръвообращението, крайници, подобряване на мозъка и сетивните органи. Примери за ароморфози от архейската ера са появата на сексуалния процес, фотосинтезата и многоклетъчността. В резултат на ароморфозите се появяват типове и класове, т.е. големи таксони.

А. Н. Северцов подчертава, че ароморфозата е преди всичко усложнение на организацията, т.е. той обърна внимание на морфологичните характеристики на това явление. А. Н. Северцов, а след това И. И. Шмалгаузен показаха по-широкото значение на ароморфозите, т.е. дадоха им екологична и морфологична интерпретация.

Алогенезата (аломорфоза, идиоадаптация) е начинът, по който възникват определени адаптации при промяна на условията на живот. За разлика от ароморфозите, по време на алогенезата прогресивното развитие на организма протича без усложняване на организацията или общо увеличаване на жизнената енергия на организма. Алогенезата води до увеличаване на видовото разнообразие, бързо нарастване на числеността . Например, разпространението на бозайници не само в различни географски зони от тропиците до арктическите пустини, но и тяхното владеене на различни условия на околната среда (земя, вода, почва) намалява конкуренцията между видовете за храна и местообитания, докато нивото на организация остана същото. В резултат на идиоадаптацията възникват видове, родове, семейства, разреди, т.е. таксони от по-нисък ранг.Дивергенцията, конвергенцията, паралелизмът се осъществяват чрез идиоадаптация.

Телогенеза (теломорфоза)- тясна специализация до ограничени условия на съществуване без промяна на нивото на организация.Това е специална форма на алогенеза. Например хамелеоните, ленивците, белодробните риби, костенурките и кълвачите имат адаптации към определени условия на местообитание. Промяната на околната среда по време на телогенезата прави организмите нежизнеспособни и води до тяхното елиминиране.

Хиперморфоза(хипергенеза) - свръхразвитие на организмите във всяка посока с нарушаване на връзките с околната среда.Хипергенната еволюция протича в две фази. Първата фаза се характеризира с появата на големи форми в тази група. Това помага да се увеличи устойчивостта на животното към хищници, тоест насърчава оцеляването в борбата за съществуване. Във втората фаза предимствата на гигантизма се превръщат в своята противоположност. Увеличаване на размера на тялото - Това е специален случай на специализация на телогенезата, което означава, че дори незначителни промени в околната среда водят до изчезване на тези форми.Например гигантизмът при динозаврите, мамутите или развитието на отделни органи при саблезъбите тигри и гигантските елени. Съвременните представители на гиганти включват китове, жирафи, слонове и носорози.

Хипогенезата (хипоморфоза) е особена форма на катагенеза. По време на хипогенезата се наблюдава недоразвитие на организма или неговите органи, намаляване на отделните части и запазване на характеристиките на ларвите.Например, живеещите във водата аксолот, протей и сирена достигат полова зрялост на ниво организация на ларвите. Те никога не приемат външния вид на възрастни земноводни. Така сирените имат постоянни хриле, недоразвити очи и намален брой пръсти. Основните насоки или пътища на еволюцията се характеризират с редица особености. Понастоящем в науката няма консенсус относно моделите на взаимоотношения между пътищата на биологичния прогрес.

Според теорията на А. Н. Северцов, след арогенезата, която увеличава организацията на организмите, винаги настъпва период на частични адаптации - идиоадаптации, понякога придружени от опростяване - дегенерация. Въз основа на същата арогенеза могат да възникнат различни „надстройки“, т.е. адаптации към определени условия (алогенеза, телогенеза). Нова ароморфоза, според Северцов, може да възникне от слабо специализирани форми, образувани в началните фази на идиоадаптивното развитие;

Промените в посоките в адаптивната еволюция стават според модел на ароморфоза - идиоадаптация (рано) - ароморфоза.Нарича се моделът на промяна на фазите на еволюционния процес, характерен за всички групи организми по закона на А. Н. Северцов.

Според Шмалхаузен телогенезата, хипергенезата, катаморфозата и хипоморфозата представляват задънени клонове на филогенезата, водещи до изчезване.

Промяна на посоките на еволюцията според Шмалхаузенпротича по следната схема: орогенеза - алогенеза - орогенеза.Според този закон чрез арогенезата възниква нов тип или клас и след това възниква неговото адаптивно излъчване - алогенеза с последващи задънени посоки. Нов възход в организацията може да възникне от по-малко специализирани форми, развили се по пътя на алогенезата.

А.К.Северцоввъведе съществени изменения в този закон по схемата: орогенеза - алогенеза - телогенеза - орогенеза.Например произходът на сухоземните гръбначни животни от риби с перки от плитки пресъхващи водоеми, птиците - от летящи влечуги.

1.увеличаване на броя на индивидите;

2. разширяване на площта;

3. увеличаване на броя на дъщерните таксономични групи.

намаляване на числеността поради превишаване на смъртността над възпроизводството;

намаляване на вътревидовото разнообразие;

3. стесняване и разширяване на целостта на площта, която се разпада на отделни петна;

Най-важните начини за биологичен прогрес според А. Н. Северцов: ароморфоза, идиоадаптация, дегенерация.

Впоследствие е разработен проблемът за пътищата на биологичната еволюция И.И. Шмалхаузен.Той подчерта следното направления на биологичния прогрес: ароморфоза, аломорфоза,теломорфоза, хиперморфоза, катаморфоза, хипоморфоза.

Ароморфоза(орогенеза) - морфофизиологичен, морфофункционален прогрес - пътят на еволюцията, придружен от увеличаване на организацията на жизнената дейност и разширяване на околната среда местообитание . Арогенезите се характеризират с:

1 укрепване на жизнената дейност на тялото;

2. по-голяма диференциация на неговите части;

3. по-голяма цялост на тялото, т.е. неговата интеграция;

4. разработване на по-активни методи за борба за съществуване;

5.усъвършенстване на нервната система и сетивните органи.

Хиперморфоза(хипергенеза)- свръхразвитие на организмите във всяка посока с нарушаване на връзките с околната среда.Хипергенната еволюция протича в две фази. Първата фаза се характеризира с появата на големи форми в тази група. Това помага да се увеличи устойчивостта на животното към хищници, тоест насърчава оцеляването в борбата за съществуване. Във втората фаза предимствата на гигантизма се превръщат в своята противоположност. Увеличаване на размера на тялото- Това е специален случай на специализация на телогенезата, което означава, че дори незначителни промени в околната среда водят до изчезване на тези форми.Например гигантизмът при динозаврите, мамутите или развитието на отделни органи при саблезъбите тигри и гигантските елени. Съвременните представители на гиганти включват китове, жирафи, слонове и носорози.

Промените в посоките в адаптивната еволюция стават според модел на ароморфоза - идиоадаптация (рано)- ароморфоза.Нарича се моделът на промяна на фазите на еволюционния процес, характерен за всички групи организми по закона на А. Н. Северцов.