Палеонтологічні та біогеографічні методи вивчення еволюції
Макроеволюція, або філогенез (від грец. Phyle – рід, плем’я і genesis – походження, виникнення), являє собою процес історичного розвитку органічного світу як у цілому, так і окремих його систематичних груп (таксонів): родів, родин, загонів (порядків) , класів, типів (відділів), царств. В основі макроеволюції лежить мікроеволюція, тому їх вивчають однаковими методами.
Палеонтологічні методи. Палеонтологія (від грец. Palaios – древній, ontos – істота і logos – вчення) вивчає викопні організми, виявляє схожість будови вимерлих і нині живучих видів. До основних методів палеонтології відносять вивчення копалин перехідних форм організмів і відновлення филогенетических рядів різних видів, т. Е. Вивчення послідовності історичного розвитку флори і фауни Землі.
Перехідні форми – організми, що поєднують в собі ознаки як давніх, так і молодих гуртів великих систематичних таксонів (класів, типів). Їх виявлення та дослідження дозволяє вченим відновити процес філогенезу. В даний час виявлено залишки вимерлих перехідних форм (наприклад, ихтиостеги, Сеймур, звероящеров та ін.), Що свідчать про филогенетическом спорідненні з нині живуть організмами (рис. 44).
Проміжною ланкою, що зв’язує риб з наземними хребетними тваринами, є вимерлі ихтиостеги. Перехідною формою між древніми земноводними і плазунами вважають Сеймур. Вивчення викопного протоавіс дозволило імовірно відновити зв’язок між плазунами і птахами. Це тварина мала розвинену грудну кістку з кілем і порожнисті кістки, передні кінцівки були перетворені в крила, а ключиці зрослися в вилочку, що ріднило його з птахами.
Перехідною формою між плазунами і ссавцями є звероящеров, наприклад ціногнатус і іностранцевія. Хоча основні риси будови і спосіб життя цих організмів свідчать про їх належність до рептилій, у них вже диференціювалися зуби і розвинулося вторинне кісткове піднебіння, як у ссавців.
У царстві Рослини перехідною формою від нижчих до вищих спорових рослин вважають риніофіти (рис. 45). Ці вимерлі організми були першими наземними рослинами. У них з’явилися покривні, механічні та провідні тканини, що сприяло їх життя на суші. Коріння у них ще були відсутні, але вже з’явився стебло, а у більш пізніх форм і листя. Від ри-ніофітов відбулися інші групи наземних рослин: мохи, плауни, хвощі і папороті. Вимерлі насінні папороті – птерідосперми – вважають перехідною формою від спорових до насіннєвим рослинам.
Філогенетичні (палеонтологічні) ряди вчені-палеонтологи складають з викопних організмів, еволюційно пов’язаних один з одним і відображають загальний хід філогенезу. В даний час палеонтологічні ряди складені для коней, слонів, носорогів, молюсків та ін. Перший такий ряд був описаний засновником еволюційної палеонтології російським ученим Володимиром Онуфрійовичем Ковалевським (1842-1883). Досліджуючи й аналізуючи викопні рештки кінцівок і черепів різних представників стародавнього кінських, він відтворив історичне древо сучасного коня і довів поступовість процесу еволюції (рис. 46).
Предки сучасних коней мешкали в лісах, мали невеликі розміри і чотирипалі кінцівки. У ході еволюції поступово змінилися пропорції тіла, кінцівки стали однопалого, від 2-го і 4-го пальців збереглися лише невеликі зачатки – “грифельні кісточки”. Коні перейшли від життя в лісі до життя на відкритих просторах степів, пристосувалися до бігу і харчуванню травою. Наявність проміжних форм дозволило простежити еволюцію коні.
Палеонтологія свідчить про мінливість видів і їх поступовому розвитку від простих форм до складних. Її методи є провідними для вивчення макроеволюції, оскільки охоплюють великі часові проміжки.
Біогеографічні методи. Біогеографія вивчає закономірності виникнення і поширення тварин і рослин на Землі. Зіставляючи і порівнюючи фауну і флору сучасних континентів, вчені відновлюють хід еволюційного процесу. Наприклад, встановлено, що тваринний і рослинний світ Північної Америки та Євразії мають велику схожість. У той же час флора і фауна Північної та Південної Америки сильно відрізняються, а південноамериканські види схожі з африканськими.
Відповідно до теорії дрейфу континентів колись вся суша Землі являла собою єдиний сверхматерик Пангею, який згодом розділився на два материка: Північний – Лавразию і Південний – Гондвану. В результаті розколу і дрейфу (руху) літосфери-них плит з Північного материка утворилися Євразія і Північна Америка, а з Південного – Африка, Австралія, Південна Америка і Антарктида (рис. 47). Це зумовило відмінність фауни і флори континентів.
Флора і фауна материків. В даний час виділяють шість біогеографічних областей (рис. 48). Голарктична область об’єднує Пале-арктичну (Євразію і Північну Африку) і Неоарктичеської (Північну Америку). До Неотропічної області відносять Південну Америку. У Ефіопську область входять Центральна і Південна Африка. Поруч з нею розташована Мадагаскарська область. Індо-малайська область включає півострів Індокитай, Малайзію і Філіппіни. Австралія виділяється в окрему Австралійську область. Тваринний та рослинний світ всіх перерахованих областей відрізняється своїм видовим складом (див. Рис. 48).
Пізніше поділ Лавразии є причиною подібності фауни і флори Палеарктіческой і Неоарктичеської областей. Наприклад, близькородинними є американські і європейські клени, ясени, сосни, ялини. Як у Північній Америці, так і в Євразії мешкають лосі, куниці, ведмеді, лисиці, бобри; європейському зуброві відповідає американський бізон. Шляхетний олень, що живе в Євразії та Північній Африці, на північноамериканському континенті представлений оленем карібу.
Палеарктічеського область, складова єдине ціле з Індо-малайської областю, значно відрізняється від останньої за складом фауни і флори. У Палеарктіческой області немає мавп, слонів, носорогів, ящерів. У той же час фауна Індо-малайської області подібна з Ефіопській, хоча вони і розділені океаном. Тут зустрічаються два види слонів – африканський та індійський, людиноподібні мавпи, лемури, панголіни (див. Рис. 48).
Раннє відділення Австралії від єдиного Південного материка призвело до самостійного розвитку цілого підкласу ссавців – першозвірі. Внаслідок відсутності на материку хижаків тільки тут збереглися представники загону Однопрохідні – качконіс і єхидна (див. Рис. 48). Крім того, в Австралії багато сумчастих ссавців: кенгуру, коала, вомбат і ін. Тут водяться і безкілеві птиці – ему і казуар, подібні з африканським страусом і південноамериканським нанду. Флора цієї області також відрізняється своєрідністю. Тільки тут в дикому стані ростуть евкаліпти і стародавні голонасінні рослини – саговники.
Поряд з подібними групами тварин у кожній з біогеографічних областей можна зустріти види-ендеміки (від грец. Endemos – місцевий), які ніде більше в дикому стані не зустрічаються. Це пов’язано з тривалою географічною ізоляцією. Так, найбільша кількість видів-ендеміків мешкає в Австралійської області.
Фауна і флора Північної та Південної Америки, незважаючи на їх територіальну близькість, істотно відрізняються. Число ендемічних видів Неотропічної області становить 80%. Тільки тут зустрічаються ссавці – лінивці, броненосці, мурахоїди; птиці – тукани і колібрі (див. рис. 48).
Про тваринний і рослинний світ минулих епох свідчать релікти (від лат. Relictum – залишок), або “живі копалини”, – окремі види сьогодення організмів з примітивними ознаками, що збереглися від вимерлих груп (рис. 49). До реліктів відносять гаттерію – представника стародавніх плазунів, вигляд якої мало змінився за 200 млн років. Вона нагадує ящірку, живе в глибоких норах, зустрічається на декількох островах поблизу Нової Зеландії. Ще одним представником реліктових форм є кистеперая риба латимерія, предки якої вимерли близько 300 млн років тому. Вона була виявлена??в 30-х рр. XX ст. біля берегів Південної Африки. Це перехідна форма від риб до земноводним, для якої характерна наявність клоаки і яйцеживорождение. До реліктовим рослинам відносять гінкго – примітивний вид голонасінних, предки якого існували близько 200 млн років тому. У дикому стані ця рослина зустрічається тільки в Китаї та Японії. Інший релікт – секвойя – одне з найвищих дерев. Її предки з’явилися близько 150 млн років тому. Всі релікти є ендеміками.
Острівна фауна і флора. Вивчення тваринного і рослинного світу деяких океанічних островів дозволило встановити, що чим віддалених островах один від одного і від континенту, тим більше розрізняються їх мешканці. Наприклад, острів Мадагаскар, досить рано відокремився від Африки, має своєрідний тваринний і рослинний світ. На ньому мешкають 32 ендемічних
(2 votes, average: 2.50 out of 5)