Що таке регрес у біології. Лекція: Прогрес та регрес. Критерії біологічного прогресу та регресу. Біологічний прогрес

Біологічний прогрес здійснюється у різний спосіб.

Перший спосіб полягає в удосконаленні в історичному процесі найважливішої життєдіяльності організмів системи органів. Тому він називається морфофізіологічним прогресом. При другому способі змінюється система органів, другорядних для життєдіяльності організмів, у зв'язку з чим їхня будова не ускладнюється, але вони пристосовуються до навколишнього середовища. При третьому способі організми зазнають біологічного прогресу внаслідок зміни їх організації від простого до складного.

Під ароморфозом, т. е. морфофізіологічним прогресом, розуміють еволюційні зміни, що зумовлюють загальний підйом ступеня організації, підвищення інтенсивності життєдіяльності організмів. Ароморфози дають живим істотам значні переваги в боротьбі за існування і відкривають можливості для освоєння нових місць проживання.

Серед прикладів пристосувань, що виникли внаслідок прогресивного спрямування еволюції, можна назвати:

виникнення багатоклітинних;
перехід до статевого розмноження;
освіта хорди;
утворення хребетного стовпа;
поява п'ятипалих кінцівок;
освіту плавників;
освіта трикамерного серця у земноводних;
утворення двох кіл кровообігу у земноводних;
розвиток теплокровності;
ускладнення мозку;
перехід до внутрішнього запліднення у хребетних;
перехід у

Якщо проаналізувати історію розвитку органічного світу, можна помітити, що багато таксономічні групи організмів із часом ставали більш досконалими і численними. Проте окремі групи поступово скорочували свою чисельність та зникали з арени життя. Отже, еволюція протікала у двох напрямках. Вчення про основні напрями еволюції — біологічний прогрес та біологічний регрес було розроблено А. Н. Северцовим і доповнено його учнем І. І. Шмальгаузеном.

Біологічний прогрес(Від лат. progressus- Рух вперед) - напрям еволюції, що характеризується підвищенням пристосованості організмів певної систематичної групи до навколишнього середовища. Поява нових пристосувань забезпечує організмам успіх у боротьбі за існування, збереження та розмноження внаслідок природного відбору. Це призводить до спалаху чисельності і, як наслідок, до освоєння нових місць проживання та формування численних популяцій. Населення, що опинилися в різних умовах середовища, піддаються дії різноспрямованого природного відбору. Через війну вони поступово перетворюються на нові види, види — на пологи тощо. буд. У результаті систематична група (вид, рід, сімейство та інших.) перебуває у стані процвітання, оскільки включає багато підлеглих форм.

Таким чином, біологічний прогрес є результатом успіху систематичної групи у боротьбі за існування завдяки підвищенню пристосованості її особин.

Біологічний регрес(Від лат. regressus- Повернення, рух назад) - напрям еволюції, що характеризується зниженням пристосованості організмів певної систематичної групи до умов проживання. Якщо в організмів темпи еволюції (формування пристосувань) відстають від змін довкілля та родинних форм, всі вони можуть конкурувати коїться з іншими групами організмів. Це означає, що вони віддалятимуться природним відбором. Відбудеться зниження чисельності особин. В результаті зменшиться площа заселеної ними території та, як наслідок, скоротиться кількість таксонів. Через війну може статися вимирання цієї групи.

Отже, біологічний регрес — поступове вимирання систематичної групи (виду, роду, сімейства та інших.) внаслідок зниження пристосованості її особин. Діяльність людини також може спричинити біологічний регрес деяких видів. Причиною може бути пряме винищення (зубр, соболь, стеллерова корова та ін.). Але це може статися і внаслідок скорочення ареалів при освоєнні нових територій (дрофу, журавль білий, жаба очеретяна та ін.). Види, що у стані біологічного регресу, заносяться до Червоної книги і підлягають охороні.

У четверте видання Червоної книги Республіки Білорусь включено 202 види тварин, 189 – рослин, 34 – мохів, 21 – водоростей, 25 – лишайників та 34 види грибів. Дуже важливим природоохоронним заходом є створення про червоних зошитів — списків рідкісних видів даної місцевості, складених молодими екологами у школах.

Ознаки, характерні для біологічного прогресу та біологічного регресу, представлені в таблиці:

Шляхи досягнення біологічного прогресу

Біологічний прогрес може досягатися трьома основними шляхами - за допомогою арогенезу, алогенезу та катагенезу. Кожен із шляхів характеризується виникненням в організмів певних пристроїв (адаптацій).

Арогенез(Від грец. Airо- піднімаю, genesis- розвиток) - шлях розвитку адаптацій, що підвищують рівень організації особин та їх пристосованість до різних довкілля настільки, що це дозволяє їм перейти в нове середовище життя (наприклад, з водного середовища в наземно-повітряне). Ці адаптації називаються ароморфозами(Від грец. Airо- піднімаю, morphosis- Зразок, форма). Вони є глибокими змінами у будові та функціях організмів. Внаслідок появи даних адаптацій значно підвищується рівень організації та інтенсивність процесів життєдіяльності організмів. Тому Сєверцов називав ароморфози морфофізіологічним прогресом. Приклади основних ароморфозів представлені у таблиці:

Основні ароморфози у тварин та рослин

Тварини	Рослини
Двостороння (білатеральна) симетрія тіла	Хлорофіл та хлоропласти (фотосинтез)
Два типи статевих систем	Тканини (покривна, механічна, що проводить)
Рухливі кінцівки	Органи (корінь, стебло, лист)
Трахейне дихання у безхребетних тварин	Чергування поколінь (спорофіт та гаметофіт)
Легеневий подих у хребетних тварин	Квітка та плід
Центральна нервова система, розвинені відділи головного мозку	Подвійне запліднення (без води)
Чотирикамерне серце
Два кола кровообігу (теплокровність)
Альвеолярні легені

Арогенез призводить до появи великих систематичних груп (класів, відділів, типів, царств). Прикладами арогенезу є виникнення відділів голо- та покритонасінних рослин, класів наземних хребетних тварин та ін.

Аллогенез(Від грец. allos- Інший, інший, genesis- Походження, виникнення) - шлях розвитку приватних адаптацій, що не змінюють рівень організації особин. Але вони дозволяють особинам повніше заселити колишню довкілля. Ці адаптації називаються аломорфозами. Аломорфози виникають на основі ароморфозів і є різноманітністю форм органів без зміни їх внутрішньої будови. Прикладами алломорфозів можуть бути різні форми кінцівок у хребетних, дзьобів і ніг у птахів, різні типи листя, стебел, квіток у рослин та ін. Наприклад, збільшення видової різноманітності класу дводольних рослин відбулося за рахунок появи різної форми квіток.

А. Н. Северцов також зазначав, що під час еволюції спостерігається закономірна зміна шляхів еволюції (закон Северцова). Будь-яка систематична група починає свій розвиток шляхом арогенезу завдяки появі ароморфозів. Це дозволяє їй перейти в нове місце існування. Далі організми розселяються в різні місця проживання. На основі ароморфозів виникають аломорфози, і еволюція протікає шляхом алогенезу. В результаті відбувається повне заселення нового середовища і т. д. Северцов розглядав катагенез як окремий випадок при арогенезі та алогенезі.

Основними напрямками еволюції є біологічний прогрес (процвітання таксономічної групи) та біологічний регрес (вимирання таксономічної групи). Біологічний прогрес може досягатися різними шляхами: за допомогою арогенезу, алогенезу та катагенезу.

Описані вище напрямки еволюції характеризують явище біологічного прогресу.

Підвищення організації (ароморфози) та дивергенція інтересів (ідіоадаптації), як головні шляхи еволюції, вимикають організми з надмірної конкуренції, знижують її і водночас підвищують їхню опірність елімінуючим факторам. Зазвичай, ці напрями еволюції супроводжуються відбором на широку модифікаційну пристосованість, т. е. вироблення широкого «адаптивного фонду». Тому ароморфози та аломорфози (а також інші шляхи еволюції) тягнуть за собою біологічний прогрес.

Основними ознаками біологічного прогресу є:

Зростання чисельності.
Насичення популяції образу різноманітними міксобіотипами (контрольованими відбором).
Розширення площі (ареалу) розповсюдження.
Диференціювання на місцеві раси (екологічні та географічні).
Подальша дивергенція, виникнення нових видів, пологів, сімейств тощо.

Звичайно, якщо ідіоадаптації носять спеціальніший характер, залишаючись пристроями дуже вузького теломорфного значення, то можливості розширення ареалу обмежені. Проте й у разі не закривається шлях екологічної диференціювання, і якщо стація велика (наприклад, великий масив лісу), те й подальшого розширення ареалу до меж стации.

Розберемо два приклади біологічного прогресу.

2. Пасюк (Rattus norvegicus) у XVIII столітті проникає до Європейської Росії. У Німеччині (Пруссія) він народився близько 1750 р., в Англії - з 1730 р., у Парижі після 1753 р., у Швейцарії після 1780 року, в Ірландії з 1837 р. У середині ХІХ століття пасюка ще був у Західному Сибіру . У 1887 р. пасюк зрідка зустрічався біля Тюмені. У 1897 р. зустрічався в південній частині Тобольської губернії і був звичайний в Оренбурзі і по всьому Уралу, від Уральська до Орська. За Кашенком, в Оренбурзькому краї пасюк з'явився після проведення залізниці. В 1889 пасюка ще не було до східних кордонів Томської губ. Однак у Східному Сибіру вже давно існував його різновид - забайкальський пасюк. Отже, наприкінці ХІХ століття, під час відкриття Сибірської ж. д., Західний Сибір був вільний від пасюка. Рух за названою ж. д. відкрилося в 1896-97 рр.., А 29 травня 1907 р. (після Японської війни) в Омську був спійманий перший екземпляр пасюка. У 1908 р. Кащенко отримував велику кількість західносибірських пасюків, а 1910 р. пасюки «стали вже грати роль справжнього лиха». Рухаючись на схід, європейські пасюки зрештою зайняли весь Західний Сибір (крім крайньої півночі) і зустрілися із забайкальським різновидом.

«По середині найбільшого з континентів… сталося, нарешті, замикання утвореного пасюком навколо земної кулі залізного кільця і мені, пише Кащенко (1912), довелося бути присутнім при цьому останньому акті його переможної ходи».

Високо активний, мінливий і пристосовується у поведінці до різних кліматичних зон, пасюк усюди, де є вода, їжа та людина, енергійно розширює свій ареал.

Прикладом біотично прогресуючого рослинного виду може бути канадська чума (Elodea canadensis), що швидко захоплює нові місцеперебування.

Такі основні риси видів, що у стані біологічного прогресу. Розширення ареалу, захоплення нових місцепроживання - найважливіша їх ознака, що дає виходи до внутрішньовидової диференціювання та до освіти за її рахунок нових форм.

Чудовою ілюстрацією сказаного може бути біологічно прогресивний розвиток зайця-русака (Фолітарек, 1939). Русак пристосований до відкритих місць, з менш глибоким або щільнішим сніговим покривом. Тому він не міг поширюватися на північ, у лісову зону з більш пухким, а тому глибшим снігом. Однак, у міру вирубки лісу, умови снігового покриву змінилися (він став дрібнішим і щільнішим), і русак став швидко поширюватися на північ. Цікаво, що у роки чисельного підйому зростали темпи просування північ. Проникнувши північ, русак утворив тут нову екологічну форму - трохи більшу, із зимовою шерстю, значно побілілої проти зимовим забарвленням її півдні. Відбувся відбір (а можливо і адаптивна модифікація) на крупність (що більша маса тіла, тим вища продукція тепла при меншій віддачі внаслідок відносно меншої поверхні) і відбір на побілення, в умовах якого заєць менш помітний для хижака (лисиця). Таким чином, нові умови середовища, що викликали збільшення чисельності, відкрили можливість до розширення ареалу, а розширення ареалу викликало утворення нової форми.

Біологічний регресхарактеризується зворотними ознаками:

зниженням чисельності,
звуженням та розколюванням ареалу на окремі плями,
слабким або навіть відсутнім внутрішньовидовим диференціюванням,
згасанням форм, видів, цілих груп останніх, пологів, сімейств, загонів тощо.

Як правило, «адаптивний фонд» видів, що зазнають біологічного регресу, вже, ніж у форм, що зазнають біологічного прогресу.

В результаті цих особливостей біологічно регресуючи види можуть перетворитися на ендеміків, з дуже обмеженим або навіть точковим ареалом, приклади чого ми вже наводилися.

До таких біологічно регресуючим видів належить (почасти під впливом людини) європейський бобр, вихухоль, європейський зубр, новозеландська гаттерія та багато інших форм. Серед рослин можна вказати на згаданого вже Ginkgo biloba, що зберігся лише в деяких пунктах Східної Азії, тоді як у мезозої (особливо в юре) гінкгові були поширені.

Скорочення чисельності та звуження ареалу наводить вигляд до стану біологічної трагедії, тому що за цих умов вплив невиборчих форм елімінації ставить вид під загрозу повного винищення. Якщо скорочення чисельності та звуження ареалу досягає таких розмірів, що останній зосереджується на невеликій площі, то одноразова чи повторна катастрофічна елімінація обірве його існування.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

А. Н. Северцов показав, що історичні перетворення та вироблення нових пристосувань (адаптаціїгенез) здійснювалися різними шляхами. Він виділив поняття біологічного прогресу та регресу.

Білогічний прогрес означає перемогу виду чи іншої таксономічної групи у боротьбі існування. Ознаками біологічного прогресу є:

1.підвищення чисельності особин;

2. розширення ареалу;

3. Збільшення кількості дочірніх таксономічних груп.

Усі три ознаки біологічного прогресу пов'язані одна з одною. Збільшення чисельності особин сприяє розширенню меж ареалу виду, заселення нових місць проживання, що призводить до утворення нових популяцій, підвидів, видів. В даний час у стані біологічного прогресу знаходяться комахи, птахи, ссавці.

Поняття біологічного регресу протилежне до біологічного прогресу. Біологічний регрес характеризується:

зниженням чисельності внаслідок перевищення смертності над розмноженням;

зниженням внутрішньовидового різноманіття;

3. звуженням та розширенням цілісності ареалу, який розпадається на окремі плями;

4. схильністю до малої чисельності масової катастрофічної елімінації, яка може раптово обірвати існування такої групи.

О.М. Северцов показав, що біологічний прогрес не єдиний, а лише один із можливих шляхів еволюційних перетворень.

Найважливіші шляхи біологічного прогресу А. Н. Северцову: ароморфоз, ідіоадаптація, дегенерація.

Надалі проблема шляхів біологічної еволюції була розроблена І.І. Шмальгаузен.Він виділив такі напрями біологічного прогресу: ароморфоз, аломорфоз,теломорфоз, гіперморфоз, катаморфоз, гіпоморфоз.

Ароморфоз(орогенез) – морфофізіологічний, морфофункціональний прогрес - шлях еволюції, що супроводжується підвищенням організації життєдіяльності та розширенням середовища проживання . Арогенези характеризуються:

1 посиленням життєдіяльності організму;

2.великою диференціацією його частин;

3. більшою цілісністю організму, тобто його інтегрованістю;

4. розвитком найактивніших методів боротьби за існування;

5. удосконаленням нервової системи та органів чуття.

Ароморфоз веде до змін, що дає загальне піднесення організації, завжди веде до біологічного прогресу. Дає можливість початку нових умов існування. Прикладом арогенезу – чотирикамерне серце, два кола кровообігу, ускладнення нервової системи, виникнення живорождения, вигодовування дитинчат молоком, постійна температура тіла. Ароморфози амфібій – легкі, трикамерне серце, два кола кровообігу, кінцівки, удосконалення головного мозку та органів чуття. Прикладами ароморфозів архейської епохи є виникнення статевого процесу, фотосинтезу, багатоклітинності. В результаті ароморфозів відбулися типи та класи, тобто великі таксони.

А. Н. Северцов наголошував, що ароморфоз - це, насамперед, ускладнення організації, тобто звертав увагу на морфологічну характеристику цього явища. А. Н. Северцов і потім І. І. Шмальгаузен показали ширше значення ароморфозів, тобто дали йому екологоморфологічне тлумачення.

Аллогенез (алломорфоз, ідіоадаптаія) - шлях виникнення приватних пристосувань при зміні умов проживання. На відміну від ароморфозів при аллогенезі прогресивний розвиток організму відбувається без ускладнення організації, загального підйому енергії життєдіяльності організму. Алогенези ведуть до збільшення видового різноманіття, швидкого підвищення чисельності. . Наприклад, поширення ссавців у різних географічних зонах від тропіків до арктичних пустель, а й освоєння ними різних умов середовища (суша, вода, грунт) знизило конкуренцію між видами їжу, місця проживання, у своїй рівень організації залишився тим самим. Через війну ідіоадаптації з'являються види, пологи, сімейства, загони, тобто. таксони нижчого рангу.Дивергенція, конвергенція, паралелізм здійснюються шляхом ідіоадаптації.

Телогенез (теломорфоз)- вузька спеціалізація до обмежених умов існування без зміни рівня організації.Це особлива форма алогенезу. Наприклад, хамелеони, лінивці, двоякодишачі риби, черепахи, дятли мають пристосування до приватних умов проживання. Зміна середовища при телогенез робить організми нежиттєздатними і веде до їх елімінації.

Гіперморфоз(гіпергенез) - перерозвиток організмів у якомусь напрямі з порушенням відносин із середовищем.Гіпергенна еволюція протікає у дві фази. Перша фаза характеризується виникненням великих форм у межах цієї групи. Це сприяє підвищенню опірності тварини проти хижаків, тобто сприяє виживаності у боротьбі за існування. У другій фазі переваги гігантизму переходять у свою протилежність. Збільшення розмірів тіла - це окремий випадок спеціалізації телогенезу, отже, навіть незначні зміни середовища ведуть до вимирання цих форм.Наприклад, гігантизм у динозаврів, мамонтів або розвиток окремих органів у шаблезубих тигрів, гігантських оленів. Із сучасних представників гігантів можна назвати китів, жирафів, слонів, носорогів.

Гіпогенез (гіпоморфоз) – приватна форма катагенезу. При гіпогенезі спостерігається недорозвинення організму чи його органів, редукція окремих елементів, збереження личинкових особливостей.Наприклад, аксолотль, протей, сирена, що живуть воді, досягають статевої зрілості на рівні організації личинки. Вони ніколи не набувають вигляду дорослих наземних амфібій. Так, сирени мають постійні зябра, недорозвинені очі, редукована кількість пальців. Головні напрями чи шляхи еволюції характеризуються низкою особливостей. Нині у науці немає єдиної думки у питаннях про закономірності співвідношень між шляхами біологічного прогресу.

По теорії А. Н. Северцова, після арогенезу, що підвищує організацію організмів, завжди настає період приватних пристроїв – ідіоадаптації, що іноді супроводжуються спрощенням – дегенерацією. На основі тих самих арогенезів можуть виникати різні «надбудови», тобто пристосування до приватних умов (алогенези, телогенези). Новий ароморфоз, за Сєверцовим, може виникнути від малоспеціалізованих форм, що утворилися на початкових фазах ідіоадаптивного розвитку;

Зміна напрямів в адаптивній еволюції відбувається за схемою ароморфоз - ідіоадаптація (рання) - ароморфоз.Закономірність зміни фаз еволюційного процесу, характерну для всіх груп організмів, називають законом А. Н. Северцова.

За Шмальгаузен, телогенез, гіпергенез, катаморфоз, гіпоморфоз представляють тупикові гілки філогенезу, що ведуть до вимирання.

Зміна напрямів еволюції по Шмальгаузенпротікає за схемою: орогенез – аллогенез – орогенез.Відповідно до цього закону, новий тип або клас виникають шляхом арогенезу, а потім відбувається його адаптивна радіація - алогенез з наступними тупиковими напрямками. Новий підйом організації може виникнути від малоспеціалізованих форм, що розвиваються шляхом алогенезу.

А.К.Северцовввів суттєві поправки до цього закону за схемою: орогенез – алогенез – телогенез – орогенез.Наприклад, походження наземних хребетних від кистеперих риб з мілководних водойм, що пересихають, птахів - від літаючих рептилій.

1.підвищення чисельності особин;

2. розширення ареалу;

3. Збільшення кількості дочірніх таксономічних груп.

Поняття біологічного регресу протилежне до біологічного прогресу. Біологічний регрес характеризується:

зниженням чисельності внаслідок перевищення смертності над розмноженням;

зниженням внутрішньовидового різноманіття;

3. звуженням та розширенням цілісності ареалу, який розпадається на окремі плями;

Найважливіші шляхи біологічного прогресу А. Н. Северцову: ароморфоз, ідіоадаптація, дегенерація.

1 посиленням життєдіяльності організму;

2.великою диференціацією його частин;

3. більшою цілісністю організму, тобто його інтегрованістю;

4. розвитком найактивніших методів боротьби за існування;

5. удосконаленням нервової системи та органів чуття.

Гіперморфоз(гіпергенез)- перерозвиток організмів у якомусь напрямі з порушенням відносин із середовищем.Гіпергенна еволюція протікає у дві фази. Перша фаза характеризується виникненням великих форм у межах цієї групи. Це сприяє підвищенню опірності тварини проти хижаків, тобто сприяє виживаності у боротьбі за існування. У другій фазі переваги гігантизму переходять у свою протилежність. Збільшення розмірів тіла- це окремий випадок спеціалізації телогенезу, отже, навіть незначні зміни середовища ведуть до вимирання цих форм.Наприклад, гігантизм у динозаврів, мамонтів або розвиток окремих органів у шаблезубих тигрів, гігантських оленів. Із сучасних представників гігантів можна назвати китів, жирафів, слонів, носорогів.

По теорії А. Н. Северцова, після арогенезу, що підвищує організацію організмів, завжди настає період приватних пристроїв – ідіоадаптації, що іноді супроводжуються спрощенням – дегенерацією. За підсумками тих самих арогенезів можуть бути різні «надбудови», тобто. пристосування до окремих умов (алогенези, телогенези). Новий ароморфоз, за Сєверцовим, може виникнути від малоспеціалізованих форм, що утворилися на початкових фазах ідіоадаптивного розвитку;

Зміна напрямів в адаптивній еволюції відбувається за схемою ароморфоз - ідіоадаптація (рання)- ароморфоз.Закономірність зміни фаз еволюційного процесу, характерну для всіх груп організмів, називають законом А. Н. Северцова.