§ 43. Еволюційна теорія Чарльза Дарвіна. Докази еволюції

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Чарльз Дарвін в автобіографії зазначав: «… ніщо не давало мені такого задоволення, як колекціонування жуків. Наведу доказ мого прагнення цієї справи. Одного разу, здираючи з дерева шматок старої кори, я побачив двох рідкісних жуків і схопив кожною рукою по одному з них, але одразу ж побачив третього, якогось нового роду, якого я не мав права втратити, і я засунув того жука, якого тримав у правій руці, у рот. На жаль! Він випустив якусь надзвичайно їдку рідину, і я змушений був виплюнути жука. Я втратив його, як і третього». Як ви вважаєте, чому Дарвін, будучи вже дорослою, всесвітньо відомою людиною, автором еволюційної теорії, пам’ятав цей епізод зі свого дитячого життя й розповідав про нього?

Цей випадок яскраво показує його безмежну пристрасть до пізнання природи, яка сформувала його характер дослідника ще в дитинстві. Дарвін пам’ятав цю пригоду, бо саме така наукова допитливість, азарт і прагнення не пропустити жоден новий вид згодом допомогли йому зібрати величезну кількість фактів під час навколосвітньої подорожі. До того ж захисна їдка рідина жука стала чудовим наочним прикладом адаптації організмів для виживання, що пізніше лягло в основу його теорії природного добору.

РОБОТА В ГРУПІ

Поясніть, чому дзьоби птахів змінювалися саме так. Які закони фізики покладені в основу принципу будови дзьобів в’юрків та інструментів, створених людиною?

Дзьоби в’юрків змінювалися під дією природного добору через спеціалізацію до різної їжі на островах, де птахи займали вільні екологічні ніші. Ті особини, будова дзьоба яких найкраще відповідала розколюванню насіння або добуванню комах, виживали частіше й передавали ці ознаки нащадкам.

В основі будови дзьобів лежить закон важеля та формула механічного тиску ($p = F / S$):

1. Масивні, короткі та товсті дзьоби працюють за принципом важеля із коротким плечем сили (як кліщі, плоскогубці чи горіхокол), створюючи величезний тиск на кінчику для роздавлювання твердого насіння.
2. Тонкі, видовжені дзьоби діють як щипці або пінцет, де виграш полягає не в силі, а в точності рухів та здатності діставати дрібні об’єкти з вузьких щілин кори чи кактусів.

ДОСЛІДЖЕННЯ

Дослідження «Ознайомлення зі скам’янілостями живих організмів, збережених в осадових породах» (натурна колекція або віртуально). Розгляньте скам’янілості (відбитки, мушлі, кістки тощо). Проаналізуйте їхні форму, розмір, колір, інші особливості. Користуючись додатковою інформацією, визначте назви скам’янілих організмів, час їхнього існування.

Висновок: скам’янілості в осадових породах демонструють поступову зміну давніх фаун і підтверджують неперервність еволюційного процесу на Землі.

ПОДІЛІТЬСЯ СВОЇМИ ДУМКАМИ

Об’єктом вивчення якої науки є скам’янілості або фосилії?

Скам’янілості та будь-які відбитки решток давніх істот вивчає палеонтологія.

Яку практичну користь і теоретичну інформацію отримує людина, досліджуючи скам’янілості?

Теоретично скам’янілості доводять реальність еволюції, показують перехідні форми між класами тварин, хід історичного розвитку біосфери та причини давніх вимирань.
Практично за керівними скам’янілостями геологи визначають точний геологічний вік пластів осадових порід, що необхідно для пошуку й видобутку корисних копалин (нафти, природного газу, вугілля, горючих сланців та вапняків).

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Дарвін дослідив групу птахів, які мешкають на Галапагоських островах та острові Кокос. Ця група виникла внаслідок того, що один предковий вид розселився і започаткував 14 нових видів, які пристосувалися до різних умов існування й живлення різною їжею. Розгляньте малюнки й дізнайтеся, які висновки зробив Дарвін на основі вивчення дзьобів і їжі цих видів.

Дарвін дійшов висновку, що всі в’юрки походять від одного материкового предкового виду, який колись потрапив на острови. Через обмеженість однакової їжі та відсутність сильних конкурентів птахи почали заселяти різні екологічні ніші й живитися різноманітним кормом: великим чи дрібним твердим насінням, комахами, нектаром або кактусами. У ході природного добору перевагу мали особини з тією формою дзьоба, яка була найефективнішою для здобування доступної на конкретному острові їжі, що з часом привело до розходження ознак (дивергенції) та утворення нових видів.

Розгляньте світлини, на яких зображені світла й темна форми метеликів березового п’ядуна (Biston betularia). На першій світлині — метелики в незабруднених районах, де кора дерев світла, укрита лишайниками. На другій світлині — метелики в промислових районах, де кора дерев забруднена й темна. Яка форма метеликів переважатиме в промислових районах, а яка — у незабруднених? Поясніть чому.

У промислових районах переважатиме темна форма метеликів, а в незабруднених — світла. У промислових зонах через сажу та кіптяву кора дерев потемніла, а лишайники загинули, тому світлі метелики стали помітними для птахів і були швидко винищені, а темні дістали маскувальний захист і вижили. У незабруднених лісах кора залишається світлою та вкритою лишайниками, тому птахи там виловлюють саме темних, а світлі залишаються непомітними.

Яку назву дістала ця форма адаптації?

Ця форма адаптації дістала назву промисловий меланізм, який є класичним прикладом рушійного природного добору.

РОБОТА В ПАРІ

Розгляньте мал. 43.2. Користуючись текстом параграфа й малюнком, поясніть, як відбувалися зміни в популяціях цих організмів. Ураховуйте, що предок коня еогіппус був невеличкою твариною, завбільшки з лисицю, він мешкав у тропічних лісах Північної Америки. Його кінцівки були тонкими, передні спиралися на чотири пальці, а задні — на три.

Зміна вологого клімату на посушливий призвела до скорочення лісів і появи відкритих трав’янистих просторів — саван та степів із твердим ґрунтом. На відкритій місцевості дрібному предку було важко сховатися, тому виживали й розмножувалися ті особини, які бігали швидше за інших і могли пережовувати суху жорстку траву. У популяціях предків коня під дією природного добору поступово збільшувався розмір тіла, видовжувалися кінцівки, зменшувалася кількість бічних пальців до одного потужного середнього, захищеного копитом, а зуби вкрилися міцною емаллю для перетирання грубої рослинності.

ПОШУК, ОЦІНЮВАННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ТА ПРЕЗЕНТАЦІЯ ІНФОРМАЦІЇ

1. Чи можна застосувати теорію Ч. Дарвіна для пояснення соціальних та економічних явищ?

Прямо переносити закони біологічного добору на людське суспільство не можна, оскільки спроби такого тлумачення (соціал-дарвінізм) виправдовували нерівність, жорстокість і дискримінацію. На відміну від живої природи, суспільство ґрунтується на моралі, взаємодопомозі, законах, освіті та турботі про слабких, тому соціальні процеси не зводяться до простого біологічного виживання. Еволюційні принципи можна застосовувати лише переносно або як наукові моделі для опису розвитку окремих технологій чи ринкових систем.

2. Як теорія природного добору пов’язана з економічною теорією?

Дарвін сформулював поняття «боротьба за існування» саме під впливом економічної праці Томаса Мальтуса про обмеженість природних ресурсів за умови швидкого зростання кількості населення. Сьогодні цей зв’язок працює у зворотному напрямку: економісти використовують модель природного добору, щоб пояснити дію ринку, де компанії ведуть конкурентну боротьбу за ресурси та клієнтів, неефективні підприємства зазнають збитків і зникають, а найбільш пристосовані й адаптивні продовжують працювати та зростати.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Чарльз Дарвін писав в автобіографії: «Ніколи жоден поет не відчував, побачивши перший свій надрукований вірш, більшого захоплення, ніж я, коли побачив у книзі Стівенса «Зображення британських комах» магічні слова: «Пійманий Ч. Дарвіном, есквайром». Чи можуть жуки щось розповісти людям про еволюцію?

Так, жуки є чудовим прикладом еволюції, адже це найчисленніша та найрізноманітніша група тварин на Землі. Величезна кількість їхніх форм показує різні адаптації до середовища: міцний панцир, маскувальне забарвлення або захисні хімічні виділення. Порівнюючи близькі види комах, можна наочно простежити, як під дією природного добору спільний предок розділився на безліч нових спеціалізованих видів.

2. Чому еволюційну перевагу мають ті види, які демонструють більше різноманіття?

Високе різноманіття всередині виду дає йому більший запас різних корисних ознак. Якщо умови довкілля раптово зміняться або виникне нова хвороба, серед різноманітних особин обов’язково знайдуться ті, які зможуть вижити та дати потомство. Одноманітні популяції не мають такого вибору ознак, тому їм загрожує вимирання під час різких змін клімату чи середовища.

3. Які три основні форми боротьби за існування виділив Дарвін?

Дарвін виділив такі три форми боротьби за існування:

1. Внутрішньовидова боротьба між особинами одного виду за однакову їжу, територію чи пару для розмноження.
2. Міжвидова боротьба між представниками різних видів, наприклад між хижаком і здобиччю.
3. Боротьба з несприятливими умовами неживої природи, такими як посуха, холод чи нестача світла.

4. Чому боротьба за існування сприяє природному добору?

Життєві ресурси на планеті обмежені, тому вижити й дати потомство можуть далеко не всі народжені особини. Під час боротьби за виживання гинуть або не розмножуються слабші організми, а виживають найбільш пристосовані до умов довкілля. Саме тому боротьба за існування виступає головним рушієм, через який здійснюється природний добір.

5. Назвіть основні положення теорії Чарльза Дарвіна.

Основні положення теорії Чарльза Дарвіна:

1. Усі сучасні види живих істот походять від спільних предків і поступово змінюються в часі.
2. Будь-який організм утворює значно більше нащадків, ніж здатне забезпечити середовище життя.
3. Через нестачу їжі та простору між організмами неминуче виникає боротьба за існування.
4. Наслідком цієї боротьби є природний добір, за якого виживають і розмножуються лише найпристосованіші особини.
5. Корисні спадкові зміни накопичуються в поколіннях, що зрештою веде до виникнення нових видів.

6. Наведіть докази еволюції, які вам здалися цікавими. Аргументуйте.

Найцікавішими є палеонтологічні знахідки перехідних форм, зокрема викопного археоптерикса. Він дивовижним чином поєднує ознаки рептилій (наявність зубів, довгий хвіст із хребців) та птахів (справжнє пір’я і крила), що наочно показує походження сучасних птахів від давніх плазунів.

Не менш захопливим є приклад спостережуваної еволюції — індустріальний меланізм у метеликів березового п’ядуна. Коли через кіптяву заводів кора дерев потемніла, птахи почали виїдати помітних світлих метеликів, тому темна форма швидко витіснила світлу, показавши дію природного добору буквально на очах науковців.