§ 47. Макроеволюція. Поняття про біологічний прогрес і регрес, дивергенцію, конвергенцію та паралелізм, аналогічні та гомологічні органи, рудименти та атавізми

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Інколи ми кажемо, що якесь явище або процес є прогресивним. А що це означає? За якими критеріями, тобто ознаками, ви визначаєте, що відбувається прогрес? Наприклад, чи є поява чотирикамерного серця в ссавців і повне розділення артеріальної й венозної крові в ньому прогресивним явищем?

Прогресивним називають явище, яке підвищує життєздатність організмів, ускладнює їхню будову та дозволяє краще освоювати навколишній світ. У біології прогрес визначають за зростанням чисельності виду, розширенням його ареалу, утворенням нових підвидів і популяцій, а також за суттєвим ускладненням будови (ароморфозом).

Поява чотирикамерного серця в ссавців є прогресивним явищем. Повне розділення артеріальної та венозної крові наситило тканини киснем, значно прискорило обмін речовин і дозволило організму підтримувати постійну температуру тіла незалежно від навколишнього середовища.

ВІДКРИТИЙ МІКРОФОН

Розгляньте малюнки і схему 50. Поясніть, завдяки яким процесам з’явилося таке різноманіття видів птахів. Усі вони мають загального предка. Чому ж у них такий різний вигляд, розміри, середовища існування й особливості харчування?

Це різноманіття виникло завдяки дивергенції та адаптивній радіації нащадків спільного предка птахів (манірапторів). Коли предкові форми почали активно розселятися, вони стикалися з конкуренцією та були змушені освоювати нові екологічні ніші: воду, густі ліси, відкриті простори, заболочені місцевості або повітряний простір.

Через різницю в умовах і доступній їжі природний добір підтримував відмінні мутації в різних популяціях. У водоплавних видів розвивалися плавальні перетинки та водовідштовхувальне пір’я, у хижаків — гострі кігті та гачкуватий дзьоб, а в зерноїдних — міцний конічний дзьоб для лущення насіння.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Розгляньте мал. 47.1. Переконайтеся, що гомологічні органи мають спільний план будови. Поясніть, яким функціям відповідає кожен із цих п’яти планів будови. Чому органи, у яких спільне походження, мають такий різний зовнішній вигляд?

Усі подані кінцівки складаються з однакових відділів і кісток: плеча (плечова кістка), передпліччя (ліктьова та променева кістки) та кисті (кістки зап’ястка, п’ястка та фаланги пальців).

Кожен план будови відповідає конкретній функції та способу пересування:

1. Рука людини слугує для виконання точних рухів, праці та утримання знарядь завдяки протиставленому великому пальцю.
2. Лапа кота пристосована для м’якої безшумної ходьби, лазіння, стрибків і захоплення здобичі висувними кігтями.
3. Нога коня забезпечує швидкий тривалий біг твердим ґрунтом завдяки редукції бічних пальців та опорі на один потужний палець із копитом.
4. Крило кажана створене для активного махового польоту за рахунок тонкої шкірястої перетинки, натягнутої між видовженими фалангами пальців.
5. Ласт дельфіна призначений для плавання, греблі та кермування у воді, тому пальці вкорочені та заховані під спільним шкірним чохлом.

Органи мають різний зовнішній вигляд через дивергенцію, оскільки кінцівки предка пристосовувалися до абсолютно різних умов існування: повітря, води, ґрунту чи трудової діяльності.

ВІДКРИТИЙ МІКРОФОН

Розгляньте світлини. Пінгвін — птах, акула — риба, дельфін — ссавець. Чому вони зовні такі схожі?

Вони схожі через конвергенцію — процес незалежного набуття схожих рис неспорідненими організмами, які опинилися в однакових умовах існування.

Вода є дуже щільним середовищем, де для швидкого руху та полювання потрібен мінімальний опір. Природний добір сформував у всіх цих тварин однакові ефективні пристосування: обтічну торпедоподібну форму тіла, гладку поверхню та видозміну кінцівок у плавці чи ласти.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Розгляньте світлини. Чи є тварини, зображені на малюнку, прикладом паралельної еволюції ссавців? Обґрунтуйте свою позицію.

Так, вовк і тасманійський диявол є прикладом паралельної еволюції споріднених груп ссавців (плацентарних і сумчастих).

Обидві групи походять від спільного предка ссавців, але розвивалися незалежно одна від одної на ізольованих континентах. Оскільки обидва види зайняли подібну екологічну нішу наземних хижаків, у них паралельно виникли схожі ознаки: потужні щелепи з гострими зубами для розривання м’яса, гарний нюх, розвинена мускулатура для погоні чи боротьби та схожий тип харчової поведінки.

РОБОТА В ГРУПІ

До волосяних сумок у шкірі людини прикріплюються гладкі м’язи шкіри, які піднімають волосся. Під час охолодження ці м’язи рефлекторно скорочуються, що спричиняє появу «гусячої шкіри». Ці найменші в тілі людини м’язи є рудиментарними. Поясніть, чому вони стали рудиментарними, які еволюційні фактори на це вплинули.

У наших предків підняття густої шерсті створювало повітряний теплоізоляційний прошарок для зігрівання та візуально збільшувало розміри тіла для відлякування ворогів. У процесі еволюції людина втратила суцільний волосяний покрив через потребу охолоджувати тіло потом під час тривалого бігу на відкритих просторах, а згодом навчилася захищатися від холоду за допомогою вогню й одягу. Через відсутність густої шерсті скорочення цих м’язів більше не захищає від переохолодження чи хижаків, тому вони втратили свою первинну функцію і збереглися лише як рудимент.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Знайдіть на малюнку зуби мудрості.

Зуби мудрості розташовані на крайніх задніх позиціях щелепи — це восьмі за ліком зуби в ряду (треті великі кутні зуби, або моляри), які знаходяться позаду других молярів зверху і знизу, з правого та лівого боку.

Чому зуби мудрості дістали таку назву й завдяки яким еволюційним факторам стали рудиментарними?

⚠️

Зуби мудрості дістали таку назву тому, що прорізуються значно пізніше за всі інші — зазвичай у віці 17–25 років, коли людина дорослішає і стає життєво досвідченішою.
Вони стали рудиментарними через зміну раціону: людина почала термічно обробляти їжу та нарізати її знаряддями, тому відпала потреба пережовувати тверде сире м’ясо і жорсткі рослини. Навантаження на щелепи зменшилося, у ході еволюції вони вкоротилися, і для додаткових чотирьох жувальних зубів просто не залишилося вільного місця.

Які стоматологічні проблеми пов’язані саме із зубами мудрості?

Через нестачу місця на щелепі зуби мудрості часто ростуть під кутом, впираються в сусідні корені й руйнують їх або залишаються затиснутими в кістці чи яснах (ретиновані зуби). Над зубом, що не зміг прорізатися до кінця, нависає ясенний капюшон, під яким застрягає їжа, виникає бактеріальне запалення (перикороніт), карієс і зміщення всього зубного ряду.

Коли ці проблеми виникають і як вони вирішуються?

Ці ускладнення найчастіше виникають у юнацькому або молодому віці (від 17 до 25 років), коли зуби мудрості починають активно рости і намагаються прорізати ясна.
Вирішуються такі проблеми хірургічним видаленням проблемних зубів у стоматолога або висіченням запаленого слизового капюшона, якщо зуб розташований рівно і має місце для росту.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Поясніть, чим рудименти відрізняються від атавізмів.

Наведіть приклад, коли біологічний прогрес досягається завдяки морфофізіологічному регресу.

Паразитичні стьожкові черви (бичачий та свинячий ціп’яки) цілком утратили власну травну систему, органи чуття та спростили нервову систему, проте досягли величезної чисельності, широкого розселення й високого рівня виживання за рахунок поглинання готової поживи всім тілом у кишечнику хазяїна.

Завдяки яким ідіоадаптаціям ссавці пристосувалися до життя у водному середовищі?

1. Їхнє тіло набуло обтічної торпедоподібної форми, що зменшує опір води під час швидкого плавання.
2. Передні кінцівки видозмінилися на пласкі ласти або плавці, а задні кінцівки у китоподібних повністю редукувалися.
3. Волосяний покрив зник або став коротким і водонепроникним, а для збереження тепла утворився потужний шар підшкірного жиру.
4. Ніздрі перемістилися на верхню частину голови у формі дихала та отримали спеціальні замикальні клапани для пірнання.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. У чому різниця між дивергенцією й конвергенцією? Чи мають ці процеси адаптивне значення?

Обидва процеси мають пряме адаптивне значення: дивергенція знижує міжвидову конкуренцію через розподіл екологічних ніш, а конвергенція виробляє найбільш енергетично вигідну форму тіла чи будову органів для успішного життя в конкретному середовищі.

2. Розгляньте світлини. Крила птахів і крила метеликів призначені для польоту й зовнішньо схожі. Дізнайтеся про походження й будову цих органів і порівняйте їх. Зробіть висновки.

Крила птаха і метелика є типовими аналогічними органами, які виникли внаслідок конвергенції. Вони мають зовсім різне ембріональне походження та внутрішню будову, але зовні схожі, оскільки пристосовані до виконання однієї життєвої функції — польоту в повітряному середовищі.

3. Розгляньте світлини. На них — колючки чортополоху та колючки терну. Дізнайтеся про походження й будову цих органів і порівняйте їх. Зробіть висновки.

Колючки чортополоху та терну є аналогічними органами: вони мають різне походження (листок і пагін), але подібну будову й однакове захисне призначення. Їхнє виникнення є результатом конвергентної еволюції — пристосування різних рослин до однакових умов виживання та захисту від травоїдних тварин.