палеонтология использует ископаемые формы
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Доказательства эволюции»
1. Используйте сведения о ранних стадиях эмбриогенеза (зиготе, бластуле, гаструле) для подтверждения последовательности развития животного мира.
1) Первые организмы были одноклеточными, как зигота.
2) Стадия бластулы соответствует простейшим однослойным колониальным организмам (современный вольвокс).
3) Стадия гаструлы соответствует двухслойным организмам (современные кишечнополостные).
2. Среди палеонтологических доказательств эволюции важную роль играет обнаружение и изучение ископаемых переходных форм и составление филогенетических рядов. Объясните сущность и значение этих методов и приведите по одному примеру.
1) переходные формы имеют признаки древней исходной и новой групп организмов, позволяют установить ход эволюционного процесса (происхождение новой группы);
2) филогенетические ряды – это последовательность ископаемых форм, которая позволяет установить эволюцию конкретного рода или вида;
3) примеры: переходная форма – зверозубая рептилия (древние кистепёрые рыбы, археоптерикс, ихтиостега); филогенетический ряд лошади (слонов и др.)
3. Какие палеонтологические находки свидетельствуют об эволюции животного мира? Объясните, как палеонтологические находки позволяют установить особенности и последовательность этапов эволюции животных. Приведите примеры и поясните их.
1) палеонтологические находки: ископаемые остатки (окаменелости и отпечатки);
2) палеонтологические находки имеют признаки как древних, так и более молодых систематических групп (переходные формы);
3) палеонтологические находки служат основой для создания филогенетических рядов животных;
4) примеры переходной формы: ихтиостега сочетала признаки рыб и земноводных, зверозубый ящер сочетал признаки пресмыкающихся и млекопитающих (могут быть приведены другие примеры);
5) филогенетический ряд лошади позволил установить этапы происхождения современной лошади (могут быть приведены другие примеры)
4. Почему в Австралии, в отличие от других материков, наблюдается большое разнообразие сумчатых млекопитающих?
1) в период расцвета сумчатых млекопитающих Австралия отделилась от других материков;
2) природные условия Австралии способствовали дивергенции сумчатых и процессу видообразовании;
3) на других материках сумчатые млекопитающие были вытеснены плацентарными, которые в ходе эволюции появились позднее и были более прогрессивными
5. К какой группе доказательств эволюции относят ряд предков современной лошади, представленный на рисунке, как его называют? В каком направлении происходили изменения в строении конечностей предков лошади? Приспособленностью к каким условиям обитания служит конечность современной лошади?
1) эволюционный ряд предков современной лошади служит палеонтологическим доказательством эволюции;
2) его называют филогенетический ряд;
3) изменения происходили в направлении удлинения костей конечностей;
4) происходило уменьшение количество пальцев от пяти до одного (формирование копыта);
5) конечность современной лошади служит приспособленностью к жизни на открытых пространствах
Палеонтология использует ископаемые формы
Тульский государственный педагогический университет им Л.Н. Толстого
Кафедра экологии
Голынская Ф.А.
Палеонтология и ее методы
1.Общие сведения о палеонтологии.
Палеонтология состоит из двух разделов: палеозоология и палеоботаника.
Палеозоология, изучающая животный мир геологического прошлого, делится на палеозоологию беспозвоночных и палеозоологию позвоночных.
В последнее время в палеонтологии обособились новые разделы: палеоэкология, тафономия и палеобиогеография.
Палеоэкология выясняет и восстанавливает условия жизни вымерших животных и растений, развития экологических отношений между организмами и, с другой стороны, между ними и абиотической средой (экогенез).
Тафономия изучает закономерности захоронения организмов после отмирания и условия сохранения их в ископаемом сотоянии.
Палеобиография выясняет закономерности распределения организмов в геологическом прошлом. Процесс перехода остатков животных и растений в исколпаемое состояние и сохранение их в осадочных породах включает три этапа:
2.Классификация животных и растений.
Наука о классификации организмов носит название систематики или таксономии (К. Линней 1707-1778).
Поскольку нас интересует палеонтология как наука, лежащая в основе метода определения возраста пород, который определяется главным образом по окаменелостям морских животных, то далее будут рассматриваться только эти животные.
3.Палеонтологические методы определения относительного возраста пород. Руководящие ископаемые организмы.
Суть этих методов состоит в определении возраста пород с помощью изучения ископаемых организмов. Они основаны на следующих принципах: эволюционности развития органического мира, этапности смены не повторяющихся во времени комплексов организмов; необратимости эволюции органического мира. Важнейшими положениями палеонтологических методов являются:
¨ Для каждого комплекса осадочных образований характерны присущие только этому комплексу ископаемые организмы.
¨ Толщи осадочных пород, имеющие одинаковый возраст и отложившиеся в одинаковых физико-географических условиях, содержат близкие ископаемые организмы.
¨ Вертикальный разрез осадочных пород а всех материках имеет одну и ту же последовательную смену ископаемых организмов.
Метод руководящих ископаемых. Для определения геологического возраста используют не все ископаемые организмы, а руководящие ископаемые.
Требования к руководящим ископаемым следующие:
Примеры: беспозвоночные – археоциаты, кораллы, брахионоды, аммониты, белемииты, пластинчато-жаберные и др.
Но поскольку нет строгой приуроченности к определенному горизонту подавляющего большинства ископаемых, не во всех разрезах они присутствуют, а окаменелости данного комплекса встречаются и в других интервалах разреза, то используют метод руководящих комплексов форм.
По их значению выделяют:
Статистические палеонтологические методы.
Эволюционные палеонтологические методы:
Изучение филогении, онтогении групп животных позволяет установить появление и развитие относительных признаков и применить их для биостратиграфии.
Палеонтологические доказательства эволюции
Главными палеонтологическими доказательствами эволюции считаются:
1) ископаемые остатки существ и растений, а также их отпечатки;
2) переходные формы;
3) филогенетические ряды.
Если с окаменевшими остатками и отпечатками (а также с редкими находками целых организмов, например, мамонтов, вмерзших в лед) все достаточно понятно, то переходные формы и филогенетические ряды следует рассмотреть подробнее.
Переходными формами называют такие группы организмов, которые имеют одновременно признаки более древнего и более современного вида.
1. Псилофиты (риниофиты) — промежуточная форма между водорослями и папоротникообразными.
2. Семенные папоротники — между голосеменными и папоротниками.
3. Ихтиостега — между пресноводными земноводными и кистеперыми рыбами.
4. Сеймурия — между земноводными и рептилиями.
5. Группа зверозубых ящеров — переходная форма от рептилий к млекопитающим (найдена в районе бассейна Северной Двины). Эти ящеры имеют значительное сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника, конечностей, их зубы делятся на клыки, резцы и коренные.
6. Археоптерикс — совмещает признаки птиц и рептилий. Его нередко до сих пор называют переходной формой, и даже в тестах ЕГЭ требуется выбирать именно археоптерикса.
7. Однако, по мнению многих специалистов, переходной формой между рептилиями и птицами является протоавис. Он имел киль и поэтому летал. Для него характерны полые кости.
Признаки птиц у археоптерикса:
1) задние конечности с цевкой;
Признаки пресмыкающихся у археоптерикса:
1) длинный ряд хвостовых позвонков;
4) грудная кость без киля, слабо развитые грудные мышцы и мышцы крыльев.
Филогенетическими рядами называются ряды видов, последовательно сменяющихся от одного к другому в процессе эволюции. Например, «отец» эволюционной палеонтологии В.О. Ковалевский в своих научных трудах первым воссоздал филогенетический ряд лошади.
1. Из-за быстрого бега на длинные расстояния в высоком темпе у лошадей удлинялись конечности, уменьшалось число пальцев на них, постепенно формировалось роговое копыто.
2. Значительно увеличивались размеры животных (изначально предки лошадей предположительно были не больше лисы).
3. Указанные изменения были связаны с тем, что лошади поменяли ареал обитания — из тропических лесов, где жили их самые древние предки, лошади переместились в степи и вынуждены были пробегать длинные дистанции в поисках пищи.
4. Кроме перечисленных признаков для лошадей в процессе эволюции были характерны постепенный переход к стадному образу жизни, череп стал более крупным, челюсти массивными. Произошли изменения в строении зубов (выросли их размеры и поверхность). Увеличилась длина кишечника.
Вопрос в ЕГЭ по биологии, относящиеся к данной теме. Что представляет собой ряд предков современной лошади? Укажите не менее трех изменений в конечности лошади, произошедших в ходе эволюции.
1. Последовательный ряд предков — филогенетический ряд лошади.
2. В процессе эволюции у лошадей постепенно уменьшалось количество пальцев.
3. Удлинились конечности лошади, сформировалось роговое копыто.
На сегодняшний день выделяют три основных эмбриологических доказательства эволюции: закон зародышевого сходства, биогенетический закон, развитие всех организмов из одной клетки — зиготы. В ЕГЭ по биологии был вопрос, где надо было пояснить эти три доказательства.
Доказательства эволюции
Пути эволюции
В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.
Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.
Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.
Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?
У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?
Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:
Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.
Сравнительно-анатомические доказательства эволюции
В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас мы обсудим рудименты и атавизмы.
У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток), третье веко (эпикантус).
У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.
Переходные формы
Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.
Эмбриологические доказательства
Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).
Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.
Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных настолько похожи друг на друга, что практически неразличимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения животного мира.
Палеонтологические доказательства эволюции
Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных видов животных и растений.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Основные положения и методы палеонтологии
Предмет и задачи палеонтологии
Остатки организмов сохраняются в осадочных породах только при благоприятных условиях захоронения, при наличии прочного минерального или органического скелета. Очень редко сохраняются мягкие ткани и органы: или при быстрой их минерализации сразу же после гибели организма, или в форме отпечатков. В настоящее время на Земле существует свыше 1 млн. видов животных и растений, часто представленных огромным числом индивидуумов, но они обычно после гибели исчезают совершенно бесследно, если не попадут в благоприятные условия для их сохранения. Поэтому в ископаемом состоянии сохраняется лишь незначительная часть от большого числа ранее существовавших организмов (рис. 1); это особенно наглядно видно на примере членистоногих, число видов которых в настоящее время приближается к миллиону, причем одних жесткокрылых (жуков) в три раза больше, чем всех моллюсков вместе взятых, а в ископаемом состоянии от большого класса насекомых, вероятно, сохранилось не более 1%. И хотя палеонтологическая летопись неполна и несовершенна, она тем не менее служит единственным источником наших знаний о событиях, происходивших на Земле в течение многих миллионов лет, а ископаемые остатки являются своеобразным архивом, в котором хранятся молчаливые свидетели прошлой жизни.
Рис. 1 Относительное количество известных современных и вымерших видов животных. 1° равен 3500 современных и вымерших видов. Площадь сектора, покрытая точками, пропорциональна относительному количеству видов, известных в ископаемом состоянии
Палеонтология связана с зоологией и ботаникой, изучающими морфологию, анатомию современных организмов, их родственные связи и взаимоотношение между собой и с окружающей средой, а также проблемы формо- и видообразования, эволюционного развития. В то же время палеонтология связана с геологическими науками, и в первую очередь с биостратиграфией, исторической геологией, литологией, поскольку изучение органических остатков, заключенных в осадочных породах, с одной стороны, позволяет выяснять их происхождение (например, морские или континентальные осадки), восстанавливать биономические зоны моря, намечать очертания древних материков и океанов, изучать геологическую историю данного региона, восстанавливать картины жизни прошлых геологических периодов, а с другой стороны, позволяет использовать ископаемые остатки для выяснения относительного геологического возраста изучаемых слоев, развитых в регионах, часто удаленных друг от друга на большие расстояния. Эволюция органического мира, ее темпы, особенности и направление всегда находились в тесной связи с особенностями развития Земли, изменениями климатических условий, характером тектонических движений. На основании изучения эволюции организмов, прошлого выделены основные этапы развития Земли и построены геохронологическая и стратиграфическая шкалы, которые более подробно рассмотрены ниже.
Перед палеонтологией стоят задачи, к числу которых относятся:
— изучение видового состава организмов по их ископаемым остаткам;
— изучение их морфологии, особенностей строения, изменчивости;
— изучение изменений отдельных признаков в онтогенезе;
— определение времени существования и ареала каждого изучаемого вида;
— на основании морфофункционального анализа выяснение образа жизни изучаемого вида и особенностей его взаимоотношения со средой;
— изучение конкретных филогенезов для видов, родов и более высоких таксонов и разработка их систематики;
— восстановление основных путей развития изучаемой группы;
— выявление значения изученных видов для биостратиграфии, восстановления физико-географических, палеоклиматических условий, палеобиогеографии абиотических и биотических особенностей геологического прошлого.
Накопленный за последние годы большой палеонтологический материал привел к обособлению в палеонтологии специальных разделов. Выделены: микропалеонтология, тафономия, палеоэкология, экогения, палеобиогеография, палеоанатомия, палеофизиология, палеоэмбриология, палеопатология, палеоихнология, палеотаксиология и ряд других направлений.
Микропалеонтология. Объектом изучения служат остатки мелких и микроскопических организмов, в первую очередь фораминифер, радиолярий, остракод, тинтиннид. Особенно много специалистов работают в настоящее время над изучением фораминифер.
Для успешного решения поставленных вопросов палеоэкологические исследования должны быть тесно связаны с литологическими исследованиями и экологией современных животных.
Палеозоогеография составляет часть палеогеографии, изучает закономерности распространения организмов геологического прошлого, изменение их ареалов и выясняет причины этих изменений. Палеобиогеография тесно связана с экогенией, но отличается от последней по содержанию, задачам и методам исследований. Палеогеография воссоздает физико-географические, биогеографические, климатические и другие условия минувших эпох.
Палеоанатомические исследования наиболее важны для палеозоолога, но так как остатки мягких частей беспозвоночных сохраняются очень редко, то для их восстановления приходится прибегать к сравнению с современными формами или использовать те уникальные находки, которые иногда попадают в руки коллекционеров. К числу таких уникальных находок относится сохранившийся пищеварительный тракт трилобитов, двустворок, гастропод. В ряде случаев удается восстановить мускульную систему по мускульным отпечаткам, сохранившимся на раковинах двустворчатых и головоногих моллюсков, брахиопод, остракод. О форме мягкого тела можно судить, например, по строению жилой камеры головоногих моллюсков, по форме чашечки коралловых полипов, по строению теки граптолитов и т. д.
Палео эмбриология изучает особенности эмбрионального развития организмов прошлого. Развитие палеофизиологических и палеоэмбриологических исследований стало возможным с внедрением в практику работ палеонтолога электронного сканирующего микроскопа.
Палеопатология изучает различные прижизненные повреждения и болезненные явления, приводящие к нарушению строения скелета. Изучение повреждений, полученных животными и залеченных при жизни позволяет путем их анализа выяснить их природу. Так, сохранившиеся на раковине одного из аммонитов следы укуса позволили высказать предположение, что укус был сделан мозозавром, остатки скелета которого не были обнаружены в осадке вместе с раковинами аммонитов. Следы повреждений на раковинах палеозойских брахиопод вызваны укусами головоногих моллюсков. Изучение прижизненных повреждений на раковинах беспозвоночных интересно тем, что в некоторых случаях при залечивании раковины возникает скульптура, характерная для предкового вида, что позволяет намечать родственные связи. Паразитирующие на теле и скелете хозяина организмы вызывают образование различной формы опухолей, приводящих к патологическому изменению скелета, эти изменения иногда принимались за систематические особенности и приводили к недоразумениям.
Палеоихнология представляет новый раздел палеонтологии, посвященный следам жизнедеятельности организмов.
Палеотаксиология занимается изучением особенностей поведения животных в зависимости от воздействия на них различных факторов внешней среды: гравитации, фототаксиса, хемотаксиса, реотаксиса (ориентировка животного против течения, с которым поступает пища); однако восстановление этих особенностей у вымерших животных представляет большие трудности.