Биология. Общая биология. 11 класс. Углубленный уровень - Екатерина Захарова

Спорам приверженцев неизменности видов и стихийных эволюционистов положила конец глубоко продуманная и фундаментально обоснованная теория видообразования, созданная Ч. Дарвином.

Опорные точки

• В Античную эпоху бытовали стихийно-материалистические представления о живой природе.

• Доминирующими в Средние века были представления о создании мира Творцом и неизменности живой природы.

• Эволюционной единицей Ламарк считал отдельный организм.

• Всю живую природу Ламарк рассматривал как непрерывный ряд изменяющихся от простого к сложному форм – градаций.

• Достижения в области палеонтологии внесли существенный вклад в развитие эволюционных идей.

Вопросы и задания для повторения

1. Что такое практическая система классификации живых организмов?

2. Какой вклад внёс в развитие биологии К. Линней?

3. Почему система Линнея называется искусственной?

4. Изложите основные положения эволюционной теории Ж. Б. Ламарка.

5. Какие вопросы не получили ответа в эволюционной теории Ламарка?

6. В чём сущность принципа корреляций Ж. Кювье? Приведите примеры.

7. В чём заключаются отличия трансформизма от эволюционной теории?

Вопросы и задания для обсуждения

1. Что было известно о живой природе в Древнем мире?

2. Чем можно объяснить господство представлений о неизменности видов в XVIII в.?

3. Как объяснил Ж. Кювье палеонтологические данные о смене форм животных на Земле? Изложите суть теории катастроф Кювье.

4. Какой вклад в биологию внёс Ж. Б. Ламарк?

1.2. Предпосылки возникновения теории Ч. Дарвина

Чтобы полнее оценить всё значение переворота в биологической науке, совершённого Ч. Дарвином, обратим внимание на состояние науки и социально-экономические условия первой половины XIX в., когда создавалась теория естественного отбора.

1.2.1. Естественно-научные предпосылки теории Ч. Дарвина

XIX век был периодом открытия фундаментальных законов мироздания. К середине века в естествознании было сделано много крупных открытий. Французский учёный П. Лаплас математически обосновал теорию И. Канта о развитии Солнечной системы (см. главу 2). Идею развития вносит в философию Г. Гегель. А. И. Герцен в «Письмах об изучении природы», изданных в 1845–1846 гг., изложил идею исторического развития природы от неорганических тел до человека. Он утверждал, что в естествознании верными обобщениями могут быть лишь те, которые основываются на принципе исторического развития. Были открыты законы сохранения энергии, утвердился принцип атомного строения химических элементов. В 1861 г. А. М. Бутлеров создаёт теорию строения органических соединений. Пройдёт немного времени, и Д. И. Менделеев (1869) опубликует свою знаменитую Периодическую систему элементов. Такова была научная обстановка, в которой работал Ч. Дарвин. Рассмотрим предпосылки его учения.

Геологические предпосылки. Геолог Ч. Лайель доказал несостоятельность представлений Кювье о внезапных катастрофах, изменяющих поверхность Земли, и обосновал противоположную точку зрения. Он считал, что поверхность планеты изменяется непрерывно и не под влиянием каких-то особых сил, а под действием обычных повседневных факторов – колебаний температуры, ветра, дождя, прибоя и жизнедеятельности растительных и животных организмов. К числу постоянно действующих природных факторов Лайель отнёс землетрясения, извержения вулканов.

Сходные мысли задолго до Лайеля высказывали М. В. Ломоносов в своём труде «О слоях земных» и Ж. Б. Ламарк. Но Лайель подкрепил свои взгляды многочисленными и вескими доказательствами. Теория Лайеля оказала большое влияние на формирование мировоззрения Дарвина.

Достижения в области цитологии и эмбриологии. В биологии был сделан ряд крупных открытий, которые оказались несовместимыми с представлениями о неизменяемости природы и отсутствии родства между видами. Клеточная теория М. Шлейдена и Т. Шванна показала, что в основе строения всех живых организмов лежит единообразный структурный элемент – клетка.

Рис. 1.2. Эмбриональное сходство у представителей различных групп млекопитающих: 1 – ехидна; 2 – кенгуру; 3 – олень; 4 – кошка; 5 – обезьяна; 6 – человек

Исследования развития зародышей позвоночных позволили обнаружить у эмбрионов птиц и млекопитающих жаберные дуги и жаберное кровообращение, что наталкивало на мысль о родстве рыб, птиц, млекопитающих и происхождении наземных позвоночных от предков, ведущих водный образ жизни. Русский академик К. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки и что на ранних стадиях развития обнаруживается поразительное сходство в строении зародышей животных не только в пределах класса, но и относящихся к разным классам (рис. 1.2).

В развитии биологии большую роль сыграла разработанная Ж. Кювье теория типов. Хотя учёный был убеждённым сторонником неизменности видов, установленное им сходство строения животных в пределах типа указывало на их возможное родство и происхождение от одного корня.

Итак, в самых разных областях естествознания (геология, палеонтология, биогеография, эмбриология, сравнительная анатомия, учение о клеточном строении организмов) собранные учёными материалы противоречили представлениям о божественном происхождении и неизменяемости природы. Правильно объяснить все эти факты, обобщить их, создать теорию эволюции сумел великий английский учёный Ч. Дарвин.

1.2.2. Экспедиционный материал Ч. Дарвина

Проследим основные этапы жизненного пути, формирование мировоззрения Дарвина и его систему доказательств.

Чарлз Роберт Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в семье врача. В университете он обучался сначала на медицинском, потом на богословском факультете и собирался стать священником. В то же время он проявлял большую склонность к естественным наукам, увлекался геологией, ботаникой и зоологией. После окончания университета Дарвину (в 1831 г.) предлагают место натуралиста на корабле «Бигль», отправляющемся в кругосветное путешествие для картографических съёмок. Дарвин принимает приглашение, и пять лет, проведённые им в экспедиции (1831–1836), стали поворотным пунктом в его собственной научной судьбе и в истории биологии (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Портрет Ч. Дарвина, рисунок корабля «Бигль». на котором Ч. Дарвин совершил кругосветное плавание, и его маршрут

Во время путешествия наблюдения, сделанные очень точно и профессионально, заставили Дарвина задуматься над причинами сходства и различий между видами. Главная его находка, обнаруженная в геологических отложениях Южной Америки, – это скелеты вымерших гигантских неполнозубых, очень сходных с современными броненосцами и ленивцами (рис. 1.4).

Ещё большее впечатление произвело на Дарвина изучение видового состава животных на Галапагосских островах. На этих вулканических островах недавнего происхождения Дарвин обнаружил близкие виды вьюрков, сходные с материковым видом, но приспособившиеся к разным источникам питания: твёрдым семенам, насекомым, нектару цветков растений (рис. 1.5). Нелепо было бы предполагать, что для каждого вновь возникающего вулканического острова Творец создаёт свои особые виды животных. Разумней сделать другой вывод: птицы попали на остров с материка и изменились вследствие приспособления к новым условиям обитания. Таким образом, Дарвин ставит вопрос о роли условий среды в видообразовании. Аналогичную картину Дарвин наблюдал и у берегов Африки. Животные, обитающие на островах Зелёного Мыса, несмотря на некоторое сходство с материковыми видами, всё же отличаются от них существенными чертами. С позиции сотворения видов Дарвин не мог объяснить и особенности развития описанного им грызуна туко-туко, живущего в норах под землёй и рождающего зрячих детёнышей, которые затем слепнут.

Перечисленные и многие другие факты поколебали веру Дарвина в сотворение видов. Вернувшись в Англию, он поставил перед собой задачу: разрешить вопрос о происхождении видов.

Рис. 1.4. Ископаемый (реконструкция по скелету) и современный ленивцы

Рис. 1.5. Разнообразие дарвиновских вьюрков на Галапагосских островах и их специализация по источникам пищи

Опорные точки

• Бурное развитие естественных наук в XIX в. предоставляло всё большее количество фактов, противоречивших представлениям о неизменности природы.

• Изучение природы Южной Америки и Галапагосских островов позволило Дарвину сделать первые предположения о причинах и механизмах изменения видов.

Вопросы и задания для повторения

1. Какие данные геологии послужили предпосылкой эволюционной теории Дарвина?