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

Такова была научная обстановка, в которой работал Ч. Дарвин. Рассмотрим конкретные предпосылки его учения.

Геологические предпосылки. Английский геолог Ч. Лайель доказал несостоятельность представлений Кювье о внезапных катастрофах, изменяющих поверхность Земли, и обосновал противоположную точку зрения: 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 отнес землетрясения, извержения вулканов.

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

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

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, относящихся к разным классам.

В развитии биологии большую роль сыграла разработанная Ж. Кювье теория типов. Хотя Ж. Кювье был убежденным сторонником неизменности видов, установленное им сходство строения животных в пределах типа объективно 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 учеными материалы противоречили представлениям о божественном происхождении и неизменяемости природы. Правильно объяснить все эти факты, обобщить их, создать теорию эволюции сумел великий английский ученый 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 (1831) Дарвину предлагают место натуралиста на корабле «Бигль», отправляющемся в кругосветное путешествие для картографических съемок. Дарвин принимает приглашение, и пять лет, проведенных им в экспедиции (1831–1836), стали поворотным пунктом в его собственной научной судьбе и в истории биологии.

Рис. 1.1. Скелеты ленивцев в Южной Америке (справа – современный вид, слева – ископаемый)

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. 1.1). Еще 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 – твердым семенам, насекомым, нектару цветков растений (рис. 1.2). Нелепо было бы предполагать, что для каждого вновь возникающего вулканического острова Творец создает 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 Зеленого мыса, несмотря на некоторое сходство с материковыми видами, все же отличаются от них существенными чертами. С позиции сотворения видов Дарвин не мог объяснить особенности развития описанного им грызуна туко-туко, живущего в норах под землей и рождающего зрячих детенышей, которые затем слепнут.

Рис. 1.2. Разнообразие дарвиновых вьюрков на Галапагосских островах и о. Кокос (в зависимости от характера пищи)

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

Опорные точки

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

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

Вопросы для повторения и задания

1. Какие данные геологии послужили предпосылкой эволюционной теории Дарвина?

2. Охарактеризуйте естественнонаучные предпосылки формирования эволюционных взглядов Ч. Дарвина.

3. Какие наблюдения Ч. Дарвина поколебали его веру в неизменность видов?

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

1.3. Эволюционная теория Ч. Дарвина

Основной труд Ч. Дарвина – «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение избранных пород в борьбе за жизнь», в корне изменивший представления о живой природе, появился в 1859 г. Этому событию предшествовала более чем двадцатилетняя работа по изучению и осмысливанию богатого фактического материала, собранного как самим Ч. Дарвином, так и другими учеными.

1.3.1. Учение Ч. Дарвина об искусственном отборе

Дарвин вернулся в Англию из кругосветного путешествия убежденным сторонником изменяемости видов под влиянием условий обитания. Данные геологии, палеонтологии, эмбриологии и других наук также указывали на изменяемость органического мира. Однако большинство ученых не признавали эволюции: никто не наблюдал превращения одних видов в другие. Поэтому Дарвин сосредоточил свои усилия на раскрытии механизма эволюционного процесса. С этой целью он обратился к практике сельского хозяйства Англии. В этой стране вывели к этому времени 150 пород голубей, много пород собак, крупного рогатого скота, кур и т. д. Интенсивно велась работа по селекции новых пород животных и сортов культурных растений. Сторонники постоянства видов утверждали, что каждый сорт, каждая порода имеют особого дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. Все породы кур происходят от дикой банкивской курицы, домашние утки – от дикой кряковой утки, породы кроликов – от дикого европейского кролика. Предками крупного рогатого скота были два вида диких туров, а собаки – волк и для некоторых пород, возможно, шакал. При этом породы животных и сорта растений могут очень резко различаться. Рассмотрите рисунок 1.3. На нем показаны некоторые породы домашнего голубя. У них неодинаковые пропорции тела, размеры, оперение и т. д., хотя все они происходят от одного предка – дикого скалистого голубя.

Чрезвычайно разнообразны головные придатки у петухов (рис. 1.4), причем они типичны для каждой породы. Аналогичная картина наблюдается среди сортов культурных растений. Очень отличаются между собой, например, сорта капусты. Из одного дикого вида человеком получены кочанная капуста, цветная капуста, кольраби, кормовая капуста, стебель которой превышает рост человека, и др. (см. рис. 11.2 учебника «Общая биология. 10 класс»).

Сорта растений и породы животных служат для удовлетворения потребностей человека – материальных или эстетических. Одно это убедительно доказывает, что они созданы человеком. Каким же образом человек получил многочисленные сорта растений и породы животных, на какие закономерности опирается он в своей работе? Ответ на этот вопрос Дарвин нашел, изучая методы английских фермеров. В основе их методов лежал один принцип: разводя животных или растения, искали среди особей экземпляры, несущие нужный признак в наиболее ярком выражении, и оставляли для размножения только такие организмы. Если, например, поставлена задача повысить урожайность пшеницы, селекционер из огромной массы растений выбирает несколько лучших экземпляров с наибольшим числом колосков. В следующем году высеиваются зерна только этих растений и среди них снова отыскиваются организмы, имеющие наибольшее количество колосков. Так продолжается несколько лет, и в результате появляется новый сорт многоколосковой пшеницы.