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

Биологичният прогрес се осъществява по различни начини.

Първият метод се състои в усъвършенстване в историческия процес на най-важната органна система 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 околната среда. При третия начин организмите претърпяват биологичен прогрес в резултат на промяна в тяхната организация от проста към сложна.

Под ароморфоза, т.е. морфофизиологичен прогрес, разбиране на еволюционни промени, които причиняват общо повишаване на степента на организация, увеличаване на интензивността на жизнената дейност на организмите. Ароморфозите дават на живите същества значителни предимства в борбата за съществуване и отварят възможности за развитие на нови местообитания.

Примери за адаптации в резултат на прогресивната посока на еволюцията включват:

появата на многоклетъчни;
преход към полово размножаване;
образуване на акорди;
формирането на гръбначния стълб;
появата на крайници с пет пръста;
образуване на перки;
образуването 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 на органичния свят, можем да видим, че много таксономични групи организми са станали по-съвършени 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) - посоката на еволюцията, 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 избухване на изобилие и в резултат на това 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 систематичната 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, дължаща се на повишаването на годността на нейните индивиди.

биологична регресия(от лат. регресус- връщане, движение назад) - посоката на еволюцията, характеризираща се с намаляване на адаптивността на организмите от определена систематична група към условията на живот. Ако темповете на еволюция (формиране на адаптации) в организмите изостават от промените във външната среда и свързаните с тях форми, тогава те не могат да се конкурират с други групи организми. Това означава, че те ще бъдат премахнати чрез 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 тази група може да изчезне.

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 е пряко унищожаване (бизони, самури, стелерова крава и др.). Но това може да се случи и в резултат на намаляване на местообитанията по време на разработването на нови територии (дропла, бял кран, тръстикова жаба и др.). Видовете, които са 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 екологична мярка е създаването на т. нар. червени тетрадки - списъци на редките видове в района, съставени от млади еколози в 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 появата на определени адаптации (адаптации) в организмите.

Арогенеза(от гръцки. airo- Вдигам генезис- развитие) - пътят на развитие на адаптациите, които повишават нивото на организация на индивидите и тяхната адаптивност към различни местообитания до такава степен, че им позволява да се преместят в нова среда на живот (например от водна среда към земя-въздух). Тези адаптации се наричат ароморфози(от гръцки. airo- Вдигам морфозамодел, форма). Те представляват дълбоки промени в структурата и функциите 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 безгръбначните	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)
Четирикамерно сърце
Два кръга на кръвообращението (топлокръвност)
Алвеоларни бели дробове

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

алогенеза(от гръцки. allos- различни, различни генезис- произход, поява) - пътят на развитие на определени 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 различни форми на органи, без да променят вътрешната си структура. Примери за аломорфози могат да бъдат различни форми на крайници при гръбначни животни, човки и крака при птици, 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 появата на различни форми на цветя.

А. Н. Северцов също отбелязва, че в хода на еволюцията се наблюдава закономерна 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 новата среда е напълно населена и т. н. Северцов разглежда катагенезата като специален случай в арогенезата и алогенезата.

Основните посоки 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.

Увеличаването на организацията (ароморфози) 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 пътища на еволюцията) водят до биологичен прогрес.

Основните признаци на биологичен прогрес са:

Увеличаването на броя.
Насищане на видовата популация с разнообразни миксобиотипове (контролирани чрез селекция).
Разширяване на ареала (ареала) на разпространение.
Диференциация на локални раси (екологични и географски).
По-нататъшно разминаване, поява на нови видове, родове, семейства и др.

Разбира се, ако идиоадаптациите са от по-специален характер, оставайки адаптации с много тясно теломорфно значение, тогава възможностите за разширяване на диапазона 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.

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 в Западен Сибир няма пасюк. През 1887 г. Пасюк от време на време се среща близо до Тюмен. През 1897 г. се среща в южната част на Тоболска губерния и е често срещан в Оренбург и в целия Урал, от Уралск до Орск. Според Кашенко пасюк се е появил в Оренбургския край след построяването на железопътната линия. През 1889 г. няма пасюк до източните граници на Томска губерния. Въпреки това, в Източен Сибир неговият сорт отдавна съществува - трансбайкалският пасюк. Следователно в края на 19 век, около времето на откриването на Сибирската железница. и т.н., Западен Сибир беше свободен от пасюк. Движение по посочения ж.п. Селото е открито през 1896-97 г., а на 29 май 1907 г. (след японската война) в Омск е уловен първият екземпляр от пасюк. През 1908 г. Кащенко получава голям брой западносибирски 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 крайния север) и се срещнаха с трансбайкалския сорт.

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

Силно активен, променлив и приспособим в поведението си към различни климатични зони, Пасюк навсякъде, където има вода, храна и хора, енергично разширява ареала си.

Пример за биотично прогресивен растителен вид е канадската чума (Elodea canadensis), която бързо нахлува в нови местообитания.

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

Отлична илюстрация на казаното може да бъде биологично прогресивното развитие на заека (Folitarek, 1939). Русакът е адаптиран към открити места, с по-малко дълбока или по-плътна 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 (тя стана по-малка и по-плътна) и заекът започна бързо да се разпространява на север. Интересното е, че през годините на числено нарастване темпът на напредък на север също се увеличи. Прониквайки на север, заекът формира тук нова екологична форма - малко по-едра, със зимна вълна, която значително побелява в сравнение със зимния си цвят на юг. Имаше селекция (и евентуално адаптивна модификация) за размер (колкото по-голямо е телесното тегло, толкова по-високо е производството на топлина с по-ниска възвръщаемост 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 обратното:

намаляване на броя
стесняване и разделяне на диапазона 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 станат ендемични, с много ограничен или дори точков ареал, примери за които вече дадохме.

Такива биологично регресивни видове включват (отчасти под въздействието на човека) европейския бобър, ондатрата, европейския бизон, новозеландската туатара и много други форми. Сред растенията може да се посочи вече споменатото гинко билоба, което е оцеляло само на някои места в Източна Азия, докато в мезозоя (особено в юра) гинко са били широко разпространени.

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 върху малка площ, тогава еднократно или повторно катастрофално елиминиране ще прекъсне неговото съществуване.

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

А. Н. Северцов показа, че историческите трансформации и развитието на нови адаптации (адаптаогенеза) се извършват по различни начини. Той отдели понятията биологичен прогрес и регресия.

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 асортимента;

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 превишението на смъртността над възпроизводството;

намаляване на вътревидовото разнообразие;

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

4. податливост поради малкия брой масови катастрофални елиминации, които могат внезапно да сложат край на 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 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) - морфофизичен, морфофункционален прогрес - пътят на еволюцията, придружен от увеличаване на организацията на живота и разширяване на местообитанието . Арогенезите се характеризират с:

1 укрепване на жизнената дейност на организма;

2.по-голяма диференциация на неговите части;

3. по-голяма цялост на организма, т.е. неговата интегрираност;

4. развитие на по-активни начини за борба за съществуване;

5. подобряване на нервната система и сетивните органи.

Ароморфозата води до промени, които дават общо начало на организацията, винаги води до биологичен прогрес. Това прави възможно преминаването към нови условия на съществуване. Пример за арогенеза е четирикамерно сърце, два кръга на кръвообращението, усложнение на нервната система, появата на живо раждане, хранене на малки с мляко и 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 възникват типове и класове, т.е. големи таксони.

А. Н. Северцов подчерта, че ароморфозата е преди всичко усложнение на организацията, т.е. той обърна внимание на морфологичните характеристики на това явление. А. Н. Северцов и след това И. И. Шмалгаузен показаха по-широко 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, общото повишаване на енергията на жизнената дейност на организма. Алогенезата води до увеличаване на видовото разнообразие, бързо нарастване на броя . Например разпространението на бозайниците не само в различни географски райони от тропиците до арктическите пустини, но и тяхното развитие на различни условия на околната среда (земя, вода, почва) намалява конкуренцията между видовете за храна и местообитания, докато нивото на организацията остана същата. В резултат на идиоадаптацията възникват видове, родове, семейства, разреди, т.е. таксони от по-нисък ранг.Дивергенция, конвергенция, паралелизъм 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, кълвачите имат адаптация към личните условия на живот. Промяната на околната среда по време на телогенезата прави организмите нежизнеспособни и води до тяхното елиминиране.

хиперморфоза(хипергенеза) - повторно развитие 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 рамките на дадена група. Това допринася за повишаване на устойчивостта на животното срещу хищници, т.е. допринася за 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, гигантските елени. От съвременните представители на гигантите могат да се нарекат китове, жирафи, слонове, носорози.

Хипогенезата (хипоморфоза) е особена форма на катагенеза. По време на хипогенезата има недоразвитие на организма или неговите органи, намаляване на отделните части и запазване на характеристиките на ларвите.Например аксолотът, протейът и сирената, живеещи във вода, 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. В момента в науката няма консенсус относно закономерностите на връзките между пътищата на биологичния прогрес.

Според теорията на А. Н. Северцов, след арогенезата, която увеличава организацията на организмите, винаги настъпва период на частични адаптации - идиоадаптация, понякога придружена от опростяване - дегенерация. Въз основа на същите арогенези могат да възникнат различни "надстройки", т.е. адаптации към определени условия (алогенеза, телогенеза). Нова ароморфоза, според Северцов, може да възникне от малко специализирани форми, образувани по време на началните фази на идиоадаптивното развитие;

Промяната на посоките в адаптивната еволюция става според схема на ароморфоза - идиоадаптация (рано) - ароморфоза.Нарича се моделът на промяна на фазите на еволюционния процес, характерен за всички групи организми законът на А. Н. Северцов.

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

Промяна на посоките на еволюцията според Шмалхаузенпротича по схемата: орогенеза - алогенеза - орогенеза.Според този закон чрез арогенезата възниква нов тип или клас, след което възниква неговото адаптивно излъчване - алогенеза с последващи задънени посоки. Нов възход в организацията може да възникне от неспециализирани 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 асортимента;

3. увеличаване на броя на дъщерните таксономични групи.

намаляване на числеността поради превишението 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.

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

1 укрепване на жизнената дейност на организма;

2.по-голяма диференциация на неговите части;

3. по-голяма цялост на организма, т.е. неговата интегрираност;

4. развитие на по-активни начини за борба за съществуване;

5. подобряване на нервната система и сетивните органи.

хиперморфоза(хипергенеза)- повторно развитие 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 рамките на дадена група. Това допринася за повишаване на устойчивостта на животното срещу хищници, т.е. допринася за 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, гигантските елени. От съвременните представители на гигантите могат да се нарекат китове, жирафи, слонове, носорози.

Според теорията на А. Н. Северцов, след арогенезата, която увеличава организацията на организмите, винаги настъпва период на частични адаптации - идиоадаптация, понякога придружена от опростяване - дегенерация. На основата на същите арогенези могат да възникнат различни „надстройки“, т.е. адаптации към определени условия (алогенеза, телогенеза). Нова ароморфоза, според Северцов, може да възникне от малко специализирани форми, образувани по време на началните фази на идиоадаптивното развитие;

Промяната на посоките в адаптивната еволюция става според схема на ароморфоза - идиоадаптация (рано)- ароморфоза.Нарича се моделът на промяна на фазите на еволюционния процес, характерен за всички групи организми законът на А. Н. Северцов.