Ароморфоз — это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции

Значение ароморфоза

Вся совокупность эволюционных преобразований у живых существ имеет единственную важнейшую цель – увеличение степени выживаемости в неблагоприятных природных условиях. Поэтому ароморфозы имеют очень глубокое значение. Их появление у представителей растительного и животного миров приводит к увеличению конкурентоспособности между видами, способствует освоению новых пространств и территорий.

В процессе развития появляются новые жизненные формы, резко отличающиеся от предыдущих поколений, достигших более высокого уровня развития. В результате ароморфозных процессов прокариоты уступили место эукариотам, а простейшие превратились в многоклеточных живых существ, у животных появилось кислородное дыхание, представители рыб выбрались на поверхность суши, а человечество достигло высочайшего развития, где не имеет конкурентов.

Образование ароморфозов явилось длительным процессом, который продолжался сотни тысячелетий

Значение данных процессов очень важно, с его помощью происходит развитие всех живых существ. В основу этих процессов положен ряд биологических механизмов

Таких, как механизм наследственности, то есть полученные прогрессивные особенности с генами передаются от предков к потомкам.

Также важен и механизм естественного отбора, в результате которого представители животного и растительного миров, не получившие видовых изменений постепенно подходят к вымиранию. Ярким примером является вымирание динозавров в древности.

Ароморфозы органического мира

Растения, грибы, животные и другие представители живой природы обладают массой индивидуальных различий. Долгое время они развивались по отдельности и шли в абсолютно разных направлениях. Однако в их «биографии» были и общие моменты. Самые важные для всего органического мира ароморфозы это:

  • Возникновение ядер и органелл в живых клетках. Так, помимо прокариот, на Земле появились еще и эукариоты, к которым относятся все организмы, кроме бактерий и архей.
  • Образование специализированных клеток, способных выполнять разные функции. Так, возникли многоклеточные существа, у которых со временем появились органы, ткани и целые системы.
  • Появление полового размножения. Это позволило увеличить генетическое разнообразие и создать более гибкие к изменениям среды организмы. До этого они могли только копировать своих родителей, полностью перенимая их генетические особенности.

Ароморфоз - это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции

Возникновение жизни и первые ароморфозы

Миллиарды лет назад в океане зародилась жизнь, и первыми организмами на планете были одноклеточные прокариоты. Их клетки обладали примитивной структурой, не имели в своем составе ядра и многих органелл, которые есть у эукариотов. Эра, на протяжении которой существовали эти первые организмы, называется архейской. Она охватывает период от 4 до 2,5 миллиардов лет назад. Во время архейской эры Земля была еще совсем не такой, какой мы видим ее сейчас: в атмосфере еще почти не было кислорода, существовал только один материк, на суше еще не было жизни, газовая оболочка планеты была более плотной, в связи с чем на поверхность попадало мало солнечного света.

На протяжении этой эры уже появлялись первые цианобактерии, подобные одноклеточным водорослям, которые будут населять Землю позже, однако они были еще прокариотами. Но эти организмы были уже не гетеротрофами, как первые бактерии, населявшие планету, а автотрофами, они были способны из солнечной энергии, углекислого газа и воды синтезировать питательные вещества самостоятельно. Можно сказать, что возникновение фотосинтеза — это ароморфоз, который послужил толчком для дальнейшего развития жизни на Земле. Благодаря тому что организмы начали использовать данный процесс для выработки органических веществ, атмосфера стала постепенно обогащаться кислородом.

Первые животные на суше

Затем у организмов появился третий зародышевый лист — мезодерма, а также двусторонняя симметрия тела, сформировались мышечные ткани, нервная и выделительная системы. Все это характерные особенности таких типов, как плоские и кольчатые черви, которые стали следующей ступенью эволюции животных. Сначала они обитали в воде, а затем стали первыми животными, вышедшими на сушу. К дальнейшим ароморфозам можно отнести формирование двухкамерного, трехкамерного, а затем и четырехкамерного сердца, двух кругов кровообращения, возникновение таких органов, как почки. Еще одним крупным ароморфозом считается появление хорды и дальнейшее образование позвоночника и всей опорно-двигательной системы.

Теплокровность — это ароморфоз, который также является одним из важнейших в истории эволюции. Он послужил толчком к дальнейшему развитию на Земле птиц и млекопитающих. Первыми животными, которые обладали теплокровностью, были некоторые динозавры, существовавшие с начала триасового периода мезозойской эры, а также первое птицеподобное животное — археоптерикс. Данное существо уже имело такие изменения, как появление перьев, клюва, свойственных птицам. Дальше произошло формирование шерсти, плаценты у других видов фауны — так появились млекопитающие. Вследствие перечисленных в этой статье ароморфозов возникли все существующие на сегодняшний день типы и классы животных.

Самые яркие примеры ароморфоза

У подводных водорослей совсем отсутствуют ткани. Широкое распространение наземных растений произошло в связи с тем, что начали образовываться покровные ткани с ксилемами, флоэмами, колленхимами.

Родоначальником представителей пернатых оказался археоптерикс, хотя он не мог летать, а всего лишь перемещался по веткам, однако ряд важнейших процессов, таких как: образование крыльев и перьевого покрова позволило птицам парить в небесах.

Костные рыбы, с появлением легочного дыхания и конечностей, преобразовались в представителей земноводных. Постепенное увеличение и совершенствование головного мозга у приматов привело к возникновению человека разумного.

Ароморфоз органического мира

Самым главным изменением является появление многоклеточных созданий, которые в результате длительного эволюционного процесса доминируют над простейшими одноклеточными организмами. Это случилось во времена Архейской эры, около четырех миллиардов лет тому назад. Многочисленные представители мира Флоры и Фауны имеют индивидуальные особенности и отличия. Их развитие длительное время осуществлялось индивидуально. Но в своем развитии они имеют и общие черты. К самым важным моментам относятся такие особенности:

— Живые клетки обзавелись ядрами и органеллами. Вначале появились прокариоты, а затем эукариоты. Эукариотами являются все живые существа, исключая бактерии и археи.

— Стали образовываться специализированные клетки, выполняющие множество различных функций. Появились многоклеточные организмы с органами и тканями.

— Возникло половое размножение. Половое клеточное деление. Произошло увеличение генетического многообразия и улучшилась их адаптация к внешней среде обитания. Наследование генетических черт от предков к потомкам.

Ароморфозы растений

Одним из важнейших ароморфозов в эволюции растений, пожалуй, является возникновение у них явления фотосинтеза – процесса преобразования энергии света в энергию химических связей. По времени этот ароморфоз можно отнести к началу палеозойской эры, когда растения и живые организмы постепенно стали осваивать сушу (вы ведь помните, что жизнь на Земле зародилась в воде).

Также стоит отметить важный ароморфоз у растений, произошедший в силурийский период палеозойской эры (443 миллиона лет назад) – появление первых споровых, риниофитов. Они были первыми растениями, тело которых было представлено побегом, а не талломом (как у подводных водорослей), по сути это были уже первые полноценные наземные растения нашей планеты. Благодаря им, атмосфера Земли пополнилась кислородом и стала пригодной для обитания и первых наземных животных.

Ароморфоз - это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции

Далее перечислим другие не менее важные ароморфозы у высших растений, произошедшие за долгие миллионы лет эволюции:

  • Появление семезачатков.
  • Появление пыльцевых зерен и оплодотворение цветов пыльцой, переносимой пчелами, фруктовыми летучими мышами и другими животными и насекомыми.
  • Появление нектара, служащего приманкой для насекомых, (этот ароморфоз тесно связан с предыдущим).
  • Появление пестиков у цветов.

Что это – ароморфоз?

В процессе развития органического мира, растения и животные претерпели много изменений. Они научились дышать жабрами и легкими отрастили различные виды конечностей, приобрели возможность размножаться половым путем и многое другое.

Ряд изменений оказался настолько удачным, что позволил организмам совершить значительный эволюционный скачок, расширил их возможности и резко увеличил их приспособляемость к условиям обитания. Кардинальные усовершенствования во внутреннем и внешнем строении живых существ – это ароморфозы. Благодаря им происходит не просто видоизменение уже существующих органов и систем, а появляются совершенно новые признаки. Ярким примером служит возникновение челюсти у животных, которое позволило перейти к активному способу питания вместо пассивного.

Кроме ароморфозов, в эволюции выделяют идиоадаптации. Они также представляют собой морфологические изменения организмов, но имеют гораздо меньшие масштабы. Идиоадаптации касаются мелких трансформаций, которые имеют влияние лишь в пределах вида, семейства или рода. Они не приводят к значительным различиям между новыми и предковыми формами, так как связаны с изменениями уже существующих систем и органов.

Ароморфозы являются более редкими, но крупными преображениями. При них образуются новые системы и органы, которые могут провоцировать появление крупных таксонов, например, классов, типов и даже царств. Так, возникновение волосяного покрова у млекопитающих является ароморфозом, а его многочисленные вариации являются идиоадаптациями.

Термин

Ароморфоз - это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции
Классическая схема, изображающая основные формы эволюционного процесса по А. Н. Северцову: ароморфоз (a), идиоадаптацию (b) и общую дегенерацию (r).

Понятие «ароморфоз» получило широкое распространение преимущественно в русскоязычной литературе, благодаря работам А. Н. Северцова (1866—1937) в области изучения морфологических закономерностей эволюции. Наряду с ароморфозами, А. Н. Северцов предлагал различать идиоадаптации (малозначимые эволюционные изменения, связанные с мелкими приспособлениями к конкретным условиям окружающей среды) и общую дегенерацию (регрессивные изменения, катаморфоз).

В качестве примеров ароморфозов или ароморфных изменений А. Н. Северцов приводил преобразования кровеносной системы у позвоночных (формирование четырёхкамерного сердца у млекопитающих и разделение большого и малого кругов кровообращения), концентрацию нервной системы с образованием нервных узлов (ганглиев) и т. п. А. Н. Северцов полагал, что ароморфозы были нечастыми эволюционными событиями, в то время как большая часть изменений должна квалифицироваться как идиоадаптации (в том числе, например, специализация конечностей наземных позвоночных, включая преобразование их в крылья).

Эволюция вторичноротых

Появление у данных организмов хорды, нервной трубки, брюшной аорты, а затем сердца привело к формированию нового типа — хордовых животных. В дальнейшем у рыб развивается висцеральный и осевой скелет. Так, у них уже наблюдается наличие мозговой коробки и челюстного отдела черепа.

У костных рыб также прошел ряд важных ароморфозов (появилось легочное дыхание и настоящие конечности), что дало начало земноводным.

Дальше развиваются амниоты, которые имели три зародышевые оболочки. Первыми их представителями стали рептилии. Они были независимыми от воды, но из-за отсутствия замкнутого круга кровообращения не могли контролировать постоянную температуру тела, что привело к их массовому вымиранию в конце мезозоя.

Дальнейшие примеры ароморфоза — появление полной перегородки в сердце между желудочками. Это позволило разделить круги кровообращения, что привело к появлению теплокровных животных, которые в дальнейшем приобрели способность к полетам. Так возник класс Птицы.

Ароморфоз и идиоадаптация

Главными факторами вызывающие ароморфоз — наследственное изменение структуры организма, борьба за выживание (существование), естественный отбор. Ароморфоз взаимосвязан с эволюционным развитием (преобразованием) – дыхательных путей, нервной системы, кровеносной системы, и других систем в организме, которые являются вспомогательным фактором при увеличении интенсивности обмена веществ и энергии.  Идиоадаптация – не существенное изменение, которое помогает организмам определенного вида прижиться к новым определённым условиям жизни в обитаемой среде. К примеру: один вид птиц приспособился — к полету, другой вид — к плаванию, третий вид – быстро передвигаться. Появление множества разновидностей птиц на земле – это не что иное, как результат идиоадаптации.

Ароморфоз у растений

Ароморфоз растений разделяется на несколько эволюционных этапов.

Бактерии:

  1. Прокариоты.
  2. ДНК сосредоточено в нуклеотиде.
  3. Муреин – составляющая часть оболочки.
  4. Запасные вещества питания (жиры, полифосфаты, сера, полисахариды).
  5. Основа питания (паразиты, сапрофиты, автотрофы).
  6. Спорообразование.

Водоросли:

  1. Эукариоты.
  2. Приспособление к фотосинтезу.
  3. Хроматофоры имеют наличие фотосинтетических пигментов.
  4. Автотрофы.
  5. Клеточная двухслойная стенка (пиктиновый слов, целлюлозный слой, сцепленный с мембраной).
  6. Способность размножатся бесполым и половым путем.
  7. Бесполое и полое поколение чередуется.
  8. Появление подвижных зооспор и неподвижных апланоспор.
  9. Способность образованию гамет.
  10. Тело – таллом, слоевище.
  11. Глазок, реагирующий на свет.

Грибы:

  1. Стенка клетки – хитин.
  2. Способ питания – гетеротрофный.
  3. Запас питательного вещества – гликоген.
  4. Обмен веществ происходит в мочевине.
  5. Тело, образованное из специальных нитей (гифы).
  6. Хлорофилл отсутствует.

Семенные растения:

  1. Оплодотворение не связанное с водой.
  2. Появление семени.

Покрытосеменные:

  1. Двойное оплодотворение.
  2. Семена лежат внутри плода, а внутри завязи находятся семязачатки.
  3. Образование сосудов.
  4. Опыление при помощи насекомых.

Голосеменные:

  1. Образование плода не происходит, хоть и присутствует семя. Защиты семян нет.
  2. Наличие хвои.
  3. Присутствуют все виды тканей в древесном стебле.
  4. Видоизменённый побег – шишка.
  5. Семена развиваются вследствие оплодотворения семенных зачатков.

Примеры ароморфоза у растений

Возьмем, к примеру, ароморфоз водорослей. Эволюция водорослей способствует появлению наземных растений. Происходит образование проводящих тканей и листьев, ризойды преобразовываются в корни, размножение происходит на земле.

Ароморфоз простейших наземных приводит к появлению голосеменных растений, появляются органы. Размножение — семенное. Пример ароморфоза в растительном мире в обучающем видеоролике

Ароморфоз в эволюции животных

Рассмотрим несколько перечней ароморфозов животного мира:

  1. Образование клеточного ядра у прокариотических организмов, вследствие чего происходит переход к эукариотическим организмам.
  2. Одноклеточные организмы переходят в многоклеточне.
  3. Появление дополнительного третьего зародышевого листка у низших червей.
  4. Первичноротые переходят к вторичноротым (появляется отдельный орган выделения).
  5. Членистоногие – первый вид у кого вырастают конечности.
  6. Увеличение головного мозга.

Примеры ароморфоза у животных

Рассмотрим несколько примеров ароморфоза животных:

  1. Ароморфоз кровеносной системы (мышечный узел развивается и переходит в однокамерное сердце затем – двухкамерное – трехкамерное – четырехкамерное – перегородки, система кровообращения).
  2. Ароморфоз дыхательной системы позволяющий дышать трахеями – жабрами – легкими.

Познавательное видео на тему: пример ароморфоза у животных

Примеры ароморфоза у растений

Если говорить о радикальных изменениях в строении и структуре растений, то следует вспомнить отдел Голосеменные, представители которого имеют ряд ароморфозов:

  • у них появляется семязачаток, в котором развивается эндосперм (женский гаметофит);
  • имеются пыльцевые зерна, которые прорастают в пыльцевую трубу; образуется мужской гаметофит; для оплодотворения не нужна вода;
  • у данных растений есть семена, которые состоят из хорошо дифференцированного зародыша, а также эндосперма, который является источником питательных веществ для развития зародыша.

К семенным растениям принадлежат еще Покрытосеменные. Они возникли в юрский период. Примеры ароморфоза данного отдела растений следующие:

  • у них всегда есть закрытый плодолистик с семязачатком (пестик);
  • существуют специальные «приманки» — нектар и околоцветники, которые обеспечивают энтомофилию — опыление с помощью насекомых, которое характеризуется точностью процесса в пределах конкретного вида и позволяет существовать различным растениям;
  • для покрытосеменных характерен зародышевый мешок с такой структурой, которая позволяет проходить двойному оплодотворению.

Следует отметить, что данная группа растений насчитывает около 250 видов и находится на пути биологического прогресса. Так, покрытосеменные представлены различными жизненными формами (это деревья, кусты, лианы, травы, водные представители), которые постоянно совершенствуются относительно строения и функций отдельных частей.

Ароморфоз человека

Человек появился в результате длительных эволюционных процессов в классе млекопитающих. Принадлежит он к отряду «Приматы» вместе с обезьянами, однако, ему удалось стать человеком разумным, превзойдя обезьян в своем умственном и физическом развитии. В процессе превращения из обезьяны в человека произошло множество сложнейших изменений, главными среди них можно отметить следующие изменения:

— Значительно увеличился объем головного мозга.

— Появилась развитая речь.

— Осваивание навыков прямохождения.

— Увеличились тазобедренные суставы.

-Увеличился пяточный отдел стоп.

— Увеличилась длина ног.

— У позвоночника сформировался двойной изгиб.

— Опустилась гортань, что сделало речь членораздельной у человека.

— Опустилась подъязычная кость.

— Совершенствование системы мышц.

— Разделение людей по группам крови.

— Замена молочных зубов постоянными зубами.

— Наличие общности в обмене веществ.

— Большие пальцы противопоставлены другим пальцам на конечностях.

Ароморфоз насекомых

Класс насекомых в процессе длительного эволюционного развития не подвергался сильным изменениям, как другие классы. Таракан с глубокой древности не видоизменился и остался в первозданном облике до настоящего времени. Но изменения происходили и у насекомых. Среди них можно отметить следующие метаморфозы:

— Сформировались зародышевые оболочки: амниотическая и серозная.

— Преобразился ротовой аппарат.

— Оформился твердый хитиновый покров тела.

— Появилась трахейная дыхательная система.

— Развились членистые конечности.

— Возникновение крыльев.

— Наличие элементов социального поведения.

Современные представления

С точки зрения современных представлений о ходе эволюционного процесса, нет достаточных оснований полагать, что имеют место качественно отличные друг от друга изменения, которые А. Н. Северцов называл ароморфозами и идиоадаптациями. Иными словами, степень «прогрессивности» изменения можно оценить только постфактум, зная его воздействие на дальнейший ход эволюции.

Вместе с тем, некоторые биологи в России продолжают держаться взглядов А. Н. Северцова. Те, кто считает это различение продуктивным, полагают, что идиоадаптации выражаются в изменениях формы тела, избыточной степени развития или редукции отдельных органов. Ароморфозы же, в большинстве случаев, связывают с появлением новых структур, качественными изменениями в эмбриональном развитии.

Недавние исследования показали возможность продуктивного применения понятия ароморфоза в рамках социальной эволюции. Так, Л. Е. Гринин и А. В. Коротаев определяют социальный ароморфоз как

Социальные ароморфозы приводят к изменению уровня сложности социума, расширению возможностей влияния на природную и социальную среду, демографическим изменениям, ускоренному развитию и т. д. Среди примеров социальных ароморфозов Гринин и Коротаев называют систему первобытного эгалитарного перераспределения, переход к производящему хозяйству, создание ирригационных систем, появление государства, появление мировых религий, изобретение книгопечатания, появление компьютерных технологий и т. д.

Определение слова «Ароморфоз» по БСЭ:

Ароморфоз (от греч. бiro — поднимаю и муrphфsis — образец, форма)арогенез, морфо-физиологический прогресс, одно из главных направлений биологического прогресса живых существ, при котором в ходе эволюционного развития усложняется их организация. Термин введён А. Н. Северцовым, который назвал А. наиболее общие приспособительные изменения организации и функций. при этом обычно возрастает интенсивность жизнедеятельности животных и разнообразие её проявлений (дифференцировка). Изменения эти полезны и необходимы при изменениях среды, в которой обитают организмы и поэтому оказываются стойкими. А. — качественные скачки, повышающие как уровень организации, так и приспособленность вида к жизни в новых условиях, что способствует расширению его Ареала. После изменений по типу А. наступает период образования частных приспособительных изменений — идиоадаптаций. Чередование периодов А. с частными изменениями организации на прежнем уровне, но с широкой адаптивной радиацией новых групп по пути приспособления к разным условиям существования отражает ступенчатость эволюционного процесса.В зарубежной литературе (Б. Ренш, Дж. Хаксли, Г. де Беер) эти 2 главных направления эволюционного прогресса называют Анагенез и Кладогенез. В качестве примера А. в эволюции высших позвоночных Северцов приводит качественный скачок при переходе от рептилиеподобных предков к млекопитающим. Четырёхкамерное сердце, альвеолярное строение лёгких, диафрагмальное дыхание и пр. повысили уровень обмена веществ у млекопитающих и их приспособленность к изменениям условий существования. вынашивание детёнышей в утробе матери и питание молоком повысили их выживаемость и т. д.Лит.: Северцов А. Н., Морфологические закономерности эволюции, М.-Л., 1939. его же. Собр. соч., т. 3, 5, М.-Л., 1945-49. его же. Главные направления эволюционного процесса, 3 изд., , 1967. Современные проблемы эволюционной теории, Л., 1967.Б. С. Матвеев.

Ароморфоз - это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции

Развитие растений

Флора Земли прошла длинный эволюционный путь. Крохотные синезеленые водоросли развились в мхи и папоротники, травы, кустарники, огромные деревья и лианы, породив сотни разнообразных, непохожих друг на друга видов.

Первые ее представители жили в воде и появились больше 2,5 миллиарда лет назад. К жизни на суше они приспособились только 450 миллионов лет назад, но здесь они смогли образовать гораздо больше новых форм и разновидностей.

Ароморфоз - это что такое? роль и значение ароморфозов в эволюции

Крупнейшим ароморфозом у растений является способность к фотосинтезу. С его помощью они могут производить органические вещества из неорганических, за счет солнечного света. Кроме них, такой способностью обладают лишь некоторые бактерии, а вот все остальные существа на планете не могут сами генерировать энергию, и вынуждены получать ее от них. Таким образом, ароморфоз растений повлиял не только на них, но и на всю планету. Другие важные изменения ознаменовались появлением у них:

  • цветка и способности к опылению;
  • проводящей системы;
  • эпидермиса;
  • устьиц;
  • закономерной смены поколений.

Ароморфозы млекопитающих

Важным ароморфозом животных млекопитающих, уже упоминавшемся нами в начале статьи стало развитие у них шерстяного покрова, равно как и приобретение постоянной температуры тела, что позволило млекопитающим приспособится к более холодному климату умеренных широт. Также можно отметить и такие важные ароморфозы как развитие легких, кровеносной системы, головного мозга, кормление детенышей молоком матери.

Отдельно можно отметить ароморфозы, которые обеспечили теплокровность млекопитающим, это:

  • Полное разделение венозного и артериального потоков крови, когда все тело снабжается именно артериальной кровью.
  • Наличие альвеолярных легких, которые имеют большую поверхность газообмена. Они увеличивают интенсивность обмена веществ.
  • Появление шерстяного покрова и подкожной жировой клетчатки, обеспечивающей сохранение тепла.