Существенными эволюционными прогрессивными приобретениями птиц являются. Главные направления эволюции

Результаты недавно проведённого, всестороннего кладистического исследования эволюции птиц под руководством Марьянской и группы учёных лишь подлили масла в огонь. Основываясь на анализе многих важных образцов, находящихся в Польше, Монголии и России, и на основе 195 скелетных признаков теропод и ранних птиц, было проведено доскональное исследование взаимосвязи между тероподами и ранними птицами. Другое недавно опубликованное исследование под руководством Жоу и Жанга, сделанное на основе 201 скелетных признаков, дополняет первое. Оно предусматривает отслеживание самой эволюции птиц, измеряя предполагаемый эволюционный континуум, который существует между dromaeosaurids как корневым видом, с одной стороны, и современными птицами как наивысшей группой с другой стороны. (Обратите внимание, что корневой вид сразу же оказывается за пределами предполагаемой эволюционной прогрессии, и используется в качестве точки отсчета для “примитивного” состояния, тогда как наивысшая группа состоит из наиболее выведенных членов предполагаемой эволюционной прогрессии).

Типичные эволюционные утверждения, поддерживающие существование “переходных форм”, основаны на избирательных данных - которые обычно заключаются в постепенном появлении внешних признаков, или же в развитии только одного или нескольких признаков. Наоборот, анализ данных, используемых для построения кладограммы, предусматривает одновременное сравнение всех значимых признаков, которые отличаются между “примитивными” и “произошедшими” существами. В данной работе проводится анализ новых исследований и используется та же самая методология, которая использовалась в ранних исследованиях предполагаемых эволюционных переходов: от предков человека - к появлению человека, от млекоподобных рептилий – к млекопитающим, от рыб - к амфибиям, и от млекопитающих, обитающих на суше - к китам.

Метод анализа

Несмотря на то, что и выбор характеристик, и некоторые аспекты их оценки содержат определённый элемент субъективности, набор данных используемых для кладистических анализов предусматривает относительно объективный, частично количественный анализ предполагаемых эволюционных изменений. Как обычно, в кладистических анализах подавляющее большинство анатомических признаков подсчитываются как противоположности по критерию «присутствия» или «отсутствия» (1 или 0) в каждом организме. Лишь некоторые признаки засчитываются в соответствии с возрастающим появлением признака (0, 1, 2, 3, и т.д.).

Таблица 1. Предположительный ход эволюции от теропод до Археоптерикса и обратно к существам, обитающим на суше.

В кладистических исследования, приведенных здесь, организмы выстроены как “указатели”, которые ведут к последовательному появлению птичьих признаков, но без необходимых взаимоотношений между предками и потомками. Клады и их соответствующие составные элементы приводятся в Таблицах 1–4. В Таблице 1 четыре группы теропод служат одной точкой отсчёта (корневой группой), и современные птицы (не показанные ни в цитируемом исследовании, ни в Таблице 1) другой точкой отсчёта. Для того чтобы избежать рассуждений по кругу относительно какого-либо предположения о существовании общего эволюционного процесса, который группирует ряд признаков (и затем сказать, что получившаяся кладограмма эволюционного дерева подтверждает эту предполагаемую эволюционную последовательность), каждый из 195 признаков данного исследования был в равной степени оценен и подсчитан, чтобы быть независимым друг от друга. Обратите внимание, что Клад Avialae (Таблица 1) соответствует общепринятому названию “птицы”. Порядок кладов, показанный в Таблице 1, изменяется в обратном направлении от начальных данных, так что предполагаемый ход эволюции развивается вверх, синхронно с ходом эволюции, показанном в Таблицах 2–4. Существующие в настоящее время птицы, к которым относятся утки и куры, присоединены к Классу Птиц в Таблице 2 и 4. Эти пять птиц составляют наивысшую группу.

Таблица 2. Линия эволюции птиц с акцентом на летающих птицах.

Каждый перечисленный таксон в Таблице 1 является примитивной родственной группой всего скопления таксонов, перечисленных выше его. В отличие от этого, ход эволюции летающих птиц (Таблица 2) имеет менее прямую, гнездовую ветвящуюся последовательность. Только шесть основных таксонов каждый составляет примитивную родственную группу из всех объединенных таксонов, расположенных выше них. Группа Gobipteryx-Cathayornis (являющаяся сама по себе сложно разветвлённой внутри) является родственной группе Patagopteryx - современные птицы (сама сложно разветвлённая внутри), и считается, что группа Confuciusornis предположительно является примитивной родственной группой обеих объединенных групп. В Таблице 3 связь простой родственной группы с каждым основным таксоном по отношению к её последователям (идентична только нижней части Таблицы 1) устраняет необходимость описания разветвлённых структур. Однако сложная разветвлённая взаимосвязь, которая свойственна завершающим стадиям эволюции птиц (Таблица 4) вынуждает добавление этих структур, как это и было сделано в Таблице 2.

Таблица 3. Появление ранних птиц: сокращённый вариант Таблицы 2.

Основная проблема использования второго набора данных заключается в очень большой порции информации, которой не хватает. Для того чтобы уменьшить вероятность отклонений, представленных в колонке Птичьи Признаки, при оценивании имеющихся данных были использованы два разных подхода. Для того чтобы сохранить информацию, которая относится ко всему ходу эволюции летающих птиц, была сохранена полная последовательность от Dromaeosauridae до современных птиц, несмотря на сильную потерю данных (оказалось, что лишь 37 признаков из 201 используемы, из которых 21 был невозвратные), как представлено в Таблице 2. В результате значительной потери данных, а также из-за того, что клад Gobipteryx-Cathayornis составляет большую часть этой потери, этот клад был исключен из дальнейшего рассмотрения. Оставшаяся информация была разделена на Раннюю (Таблица 3) и Позднюю (Таблица 4) эволюции летающих птиц. Это сильно уменьшило потерю данных, так как каждый набор данных теперь мог быть упорядочен только в соответствии с некоторыми отсутствующими точками данных, которые встречаются во время коротких промежутков этого ряда значений. В Таблице 3 и 4, из исходных 201 очков данных теперь оценивают для анализа 131.

Анализ взаимосвязей между тероподами и птицами

На всём протяжении последовательности тероподы-птицы (Таблица 1), прослеживается почти монотонное последовательное появление птичьих признаков. Однако существует видимое возвратное изменение в Птичьих Признаках у теропод, которое непосредственно предшествует первой известной общепризнанной птице, Археоптериксу . Кроме того, более тщательный анализ данных указывает на то, что видимая плавность общей последовательности на самом деле обманчива. Во-первых, как всегда, процесс упорядочивания сам по себе помогает эволюционистам. Более того, добавление возвратных признаков сглаживает общую последовательность. Поразительно, 140 из всех 195 признаков изменяются обратно по меньшей мере один раз, и если включить четыре корневые тероподовые группы, то это число увеличивается до 145. Кроме того, из 140 возвратных признаков, которые прослеживаются внутри последовательности, 64 изменяются в обратном направлении, по меньшей мере, дважды. Следовательно, большинство основных птичьих признаков не прогрессируют в сторону птичьего состояния! Наоборот, перед нами смешанная коллекция мозаики, которая состоит из птиц и рептилий.

Теперь рассмотрим только прогрессивные признаки. Эта последовательность характеризуется резкими скачками в предполагаемом приобретении птичьих признаков. Обратите внимание, например, на удваивание Птичьих Признаков почти в два раза с соответствующим появлением Eumaniraptora и “C” кладов. Также существует большой разрыв между Dromaeosauridae и Troodontidae . Два клада, которые непосредственно предшествуют Археоптериксу , по иронии судьбы, в морфологическом строении скелета более птицеподобные (в отношении современных птиц), чем сам Археоптерикс !

Эволюция в неверном направлении

Часть последовательности после Археоптерикса (Таблица 1), предложенная только несколькими более ранними исследователями, вновь находит свою поддержку. Только представьте всю ироничность этой ситуации: определённые нелетающие “тероподы” (oviraptorids ), включая известного “пернатого теропода” Каудиптерикса, оказались более птицеподобными, чем летающий Археоптерикс :

“Некоторые особенности черепа, которые наблюдаются у oviraptorids (нет сведений, что у других oviraptorids также присутствует такая особенность черепа) поддерживают нашу гипотезу относительно птичьего статуса Oviraptorosauria …. Эта группа признаков отсутствует у нелетающих тероподов, но присутствует у развитых птиц …. Несмотря на эти схожести с летающими птицами, oviraptorosaurs не имеют каких-либо приспособлений к полёту в своей заднечерепной части [слова курсивом были добавлены].”

Таблица 4. Наиболее современные стадии (включая окончательную группу) эволюции птиц: сокращенный вариант Таблицы 2.

(Обратите внимание, что прилагательное avialan относится к кладу avialidae, который, как было указано ранее, включает всех вымерших и современных птиц). Смесь птичьих и не птичьих признаков, встречающихся у oviraptorosaurs , можно отстаивать только путём отдельной эволюционной линии для oviraptorosaur , отходящей от основной линии происхождения птиц, которая начинается с Археоптерикса , с последующими многочисленными эволюционными возвратными признаками среди этого предполагаемого “бокового ответвления” эволюции:

«Если считать такую связь правдоподобной, то в таком случае oviraptorosaurs были не способны к полёту. Следовательно, некоторые заднечерепные признаки oviraptorosaurs в ходе анализа признаются как reversals возвратные изменения. Примерами таких возвратных изменений являются… (перечисляются некоторые признаки, которые предположительно указывают на то, что oviraptorosaurs “перешли” обратно в нелетающее состояние). Эти возвратные изменения, очевидно, сопровождали изменение из летающего способа жизни к обитанию на суше»

Вряд ли кто-то удивится, узнав, что этот эволюционный рассказ совсем не подтверждается летописью окаменелостей:

«В данный момент трудно предложить сценарий, который бы описывал последовательные ступени эволюции от летающих птиц к нелетающим oviraptorosaurs. И, тем не менее, накопленные свидетельства признаков указывают на то, что такое радикальное изменение адаптации, из летающего в обитающего на земле, возможно, произошло впервые на раннем этапе эволюции птиц»

В результате эволюционисты, которые не способны предоставить необходимые доказательства, оказались в ещё более затруднительном положении. Им не только не хватает постепенного появления основных приспособлений для полёта, но теперь им также не хватает и постепенного исчезновения этих приспособлений в случае с “второстепенными нелетающими” oviraptorosaurs !

Тероподы и неудачный аргумент стратоморфических промежуточных звеньев

Некоторые эволюционисты настойчиво утверждают, что эволюция можно считать достоверной хотя бы только по той причине, что окаменелости с “промежуточными структурами” всегда можно обнаружить в соответствующей части геологической колонны. К сожалению, некоторые креационисты также поддались на эту уловку ложного рассуждения. Аргумент стратоморфического промежуточного звена можно было бы считать действительным, если бы: (1) временной стратиграфический промежуток в обсуждаемом вопросе содержал бы только одну группу потенциально рассматриваемых структурных промежуточных звеньев, а также, если бы (2) предполагаемые структурные промежуточные звенья появлялись бы только в соответствующем стратиграфическом промежутке, где они необходимы в соответствии с эволюционной теорией (т.е. соединить две другие группы в эволюционной последовательности).

Давайте рассмотрим млекоподобных рептилий. Они, вероятно, являются главным примером стратоморфических промежуточных звеньев. Но представьте, что бы случилось, если бы они никогда не существовали или никогда не были бы обнаружены. Тогда эволюционисты вслед за “Бульдогом Дарвина”, Томасом Гексли, вероятно, ссылались бы на древних амфибий как на потомственную группу млекопитающих. Какая-нибудь вымершая группа амфибий была бы описана как стратоморфические промежуточные звенья, которые соединяют не-млекопитающих и млекопитающих. Это нарушает первое условие. В данном исследовании тероподы вскрывают ошибочность стратоморфических промежуточных звеньев, так как прямо противоречит второму условию. Они являются замечательным примером организмов, которые в некоторой степени подходят на роль морфологических промежуточных звеньев в предполагаемой эволюционной последовательности, но которые появляются в неправильной части геологической колонны для того, чтобы быть переходными формами.

Существует ряд свидетельств, которые указывают на то, что тероподы, предшествующие птицам (Таблица 1), появляются слишком поздно в стандартной геологической колонне (Юрский период) для того, чтобы считаться предками птиц. Например, несмотря на то, что Протоптица Protoavis появилась предположительно десятки миллионов лет до Археоптерикса , имеет сходство с современными птицами в большей степени, чем с Археоптериксом . Недавнее обнаружение птицеподобных отпечатков также является веским доказательством того, что птицы появились в стандартной геологической колонне задолго до появления существ, перечисленных в Таблицах 1–4:

«Известная история птиц начинается в Эпоху Позднего Юрского периода (приблизительно 150 миллионов лет назад), именно тогда и датируют появление Археоптерикса … Здесь мы описываем множество хорошо сохранившихся отпечатков с явными птичьими признаками в красноцветных отложениях Аргентины, которые относятся к Позднему Триасовому периоду, по меньшей мере за 55 миллионов лет раньше первых известных скелетных остатков птиц»

Более ранние заявления относительно отпечатков, отнесенных к Позднему Триасовому периоду, были поставлены под вопрос, и в результате отпечатки приписали к нептицеподобным динозаврам. Однако упоминаемые авторы утверждают, что недавно обнаруженные отпечатки по структуре несравненно больше напоминают отпечатки птиц, чем ранние отпечатки.

В любом случае интересно то, что некоторые эволюционисты признают тот факт, что тероподы (включая перечисленных в Таблице 1) возможно даже и не подходят на роль непрямых предков птиц. Например, вот что говорит эволюционист Питер Добсон:

«Спешу заметить, что ни один из известных небольших теропод, включая Deinonychus, Dromaeosaurus, Velociraptor, Unenlagia, а также Sinosauropteryx, Protarcheaeopteryx, Caudipteryx сам по себе не имеет никакого отношения к происхождению птиц; все они являются окаменелостями, которые относятся к Меловому периоду … и являясь таковыми, могут в лучшем случае представлять только структурные стадии, через которые предположительно прошел предок птиц»

«Признаюсь, что я немного удивил сам себя. Когда какие-либо идеи становятся слишком популярными, а звук сирены новых иконоборческих идей становится слишком громким, Я упираюсь и начинаю смотреть на обратную сторону этой идеи. Я выступаю против кладистики и катастрофического вымирания динозавров; Я больше склонен к эндотермным динозаврам; Я скептически отношусь к идее того, что тераподы являются предками птиц»

Эволюция летающих птиц

Теперь обратим внимание на предполагаемую линию, которая достигает вершины в современных птицах как наивысшей группой. Если предположить, что Археоптерикс был первой птицей, тогда каким образом современные птицы предположительно эволюционировали из него? Если поместить его в контекст всей истории эволюции птиц (Таблица 2, “Все Признаки”), становится очевидным, что крупные разрывы последовательности в “Птичьем Признаке” как предшествовали Археоптериксу, так и следовали после него. Что касается только прогрессивных признаков, ни один не может быть отслежен в течении всего пути от предположительно потомственных dromaeosaurids полностью до современных птиц. Однако оставшиеся прогрессивные признаки в Таблице 2 указывают на второе крупное нарушение последовательности в эволюции ранних птиц - а именно между Confuciusornis и его примитивным родственником Sapeornis . С другой стороны существует большой разрыв (14.3 против 31.3) между Confuciusornis и наименее выведенными членами этой развитой родственной группы.

Тщательное рассмотрение предположительной ранней эволюции птиц (Таблица 3) под увеличительным стеклом лишь увеличивает и делает более явными разрывы в последовательностях. Относительно маленькая ступенька от dromaeosaurids к Археоптериксу , сглаженная в колонке “Все Признаки”, увеличивается в колонке “Прогрессивные Признаки”. “Птичий Признак” удваивается от dromaeosaurids к Археоптериксу , потом удваиваясь еще раз от Археоптерикса до Rahonavis . В колонке “Все Признаки” от Археоптерикса до Rahonavis существует пропасть (которая в четыре раза больше “Птичьего Признака”). От Sapeornis до Confuciusornis также существует большой скачок (который почти удваивает “Птичий Признак”), как в колонке “Все Признаки” так и в колонке “Прогрессивные Признаки” Таблицы 3. Если бы этого было не достаточно, то 21 из 131 полезных признаков, использованных в Таблице 3, изменялись возвратно в эволюционной последовательности, по меньшей мере, один раз.

От Археоптерикса до современных птиц

Конечно, данные, которые относятся к Археоптериксу (Таблица 1–3) не рассказывают всей истории. Интересно, что эволюционисты 19-го столетия, очевидно следуя здравому смыслу, признали тот факт, что Археоптерикс не считается настоящим видом, который заполняет пропуски большинства морфологических свойств, которые отделяют рептилий от птиц:

«Если взглянуть в прошлое, то кажется странным, что эволюционные теоретики долгое время находились под влиянием старинных представлений о гармонии. Исторически считалось, что многие окаменелости не являются частью потомственной линии, если они показывают смешивание ранних и поздних признаков, так как ожидалось, что промежуточные формы продемонстрируют идеальную промежуточность между более ранними и более поздними формами. Таким образом, такая окаменелость как Археоптерикс , показывающая смесь признаков рептилии и птиц, не могла быть размещена как переходная стадия между этими двумя классами, так как все эти отличительные признаки не являются переходными: считалось, что проходила путём постепенного и общего преобразования всего организма животного»

По мнению современных учёных-креационистов, среди всех известных видов не существует ни одного, ведущего к Археоптериксу, и у которого бы были структуры, напоминающие полукрыло и полуноги. Но несмотря на очевидное или действительное существование “теропод, имеющих оперенье”, предположительное эволюционное происхождение перьев остается проблематичным. В наше время считается, что происходит мозаично, и это предположительно оправдывается эволюционными изменениями в эволюционных путях имеющих отношение к эмбриональному развитию. Но, как мы отмечали ранее, эмбриональное развитие может совершенно противоречить общепринятым эволюционным схемам, в особенности учению “от теропод - к птицам”. Второй неизбежный факт: эволюционисты занизили свои стандарты относительно того, что можно считать доказательством. Не сумев найти окаменелых животных, которые бы показывали полную переходность между рептилиями и птицами, теперь они вынуждены склеивать вместе “серии” окаменелых животных, которые попросту показывают разнообразный набор признаков рептилий и птиц.

Самые недавние стадии эволюции птиц также наполнены разрывами последовательности и возвратными изменениями. Что касается последнего, 29 используемых признаков из 131, содержащихся в Таблице 4, изменяются в обратном направлении, по меньшей мере, один раз. Представьте, каким бы образом распределились Птичьи Признаки в Таблице 4, если бы они были плавно переходными. Показатели “Все Признаки” имели бы приблизительно следующие значения: от 50.5 до 62.8 до 75.1 и достигали бы верхнего предела 87.4 (современная птица имеет наименьшее значение в Птичьих Признаках в колонке “Все Признаки”). Соответствующие значения для Прогрессивных Признаков также начинались бы с 50.5, переходя к 66.7 и 83.4 до того, как достигали бы значения 100 (современная птица имеет наименьшее значение Птичьего Признака в колонке “Прогрессивные Признаки”). Реальность за Птичьими Признаками, относящимся к эволюции современных птиц (Таблица 4) совершенно другая. Между Patagopteryx и его развитой родственной группой современных птиц Apsaravis , существует сильный разрыв. Это нарушение последовательности появляется в обеих колонках общего обзора эволюции летающих птиц (Таблица 2), как и в обеих колонках детального обзора недавней эволюции птиц (Таблица 4).

И, наконец, Птичьи Признаки большинства последних родственных групп современных птиц необходимо рассматривать в правильном свете. Необходимо обратить внимание, что существует существенная изменчивость в Птичьих Признаках выбранных пяти недавних птиц. В колонке “Все Признаки” Таблицы 4, Птичьи Признаки Ichthyornis и Apsaravis всего на 8 единиц ниже, чем Anas , но соответствующее расстояние от Anas до Crax также составляет 8 единиц. Следовательно, предполагаемое эволюционное изменение, от Ichthyornis до Apsaravis и до современных птиц, очень маленькое маленькое.

Выводы

Трудно избежать вывода, что как потомственная линия от теропод к птице, так и линия от Археоптерикса к современным птицам, являются искусственными. Обе “прогрессии” похожи на пестрые группы, составленные из несвязанных между собой организмов и собранных вместе в последовательность. В конце концов, возвратные признаки либо общие, либо преобладающие, и очень сильно недооценены вследствие огромного количества недостающих данных , невозвратные признаки обычно сами показывают серии резких скачков.

Более того, наиболее птицеподобная часть тероподовой последовательности принадлежит не к предполагаемым предкам первой известной птицы Археоптериксу , но к овираптозавру (oviraptorosaurs ), потомственной ветви “второстепенных нелетающих теропод”. И конечно, статус “второстепенной безполетности” этих овираптозавров (oviraptorosaurs ) подымает вопрос о необходимости в летающих предках. Необходимость для эволюционистов вовлекать этот сложный сценарий событий служит reductio ad absurdum (сведение к абсурду) для эволюционной теории. Вместо того чтобы вовлекать возвратно-поступательный эволюционный процесс из наземных животных к птицам и (в случае с oviraptorosaurs ) обратно к наземным животным, неужели не разумнее просто отказаться от всей эволюции и принять вместо этого специальное сотворение! По причине того, что Создателю не был обязан использовать гнездовую иерархию сотворённых живых существ, по меньшей мере, в каждом случае, не трудно понять, почему эволюционисты сталкиваются с проблемами, пытаясь втиснуть “нептичьи” и “птичьи” признаки в какой-нибудь вид эволюционной линии. Вся ирония данной ситуации заключается в том, что, вопреки предсказаниям тех, кто с удовольствием использует аргумент о стратоморфических промежуточных звеньях, известные тероподы появляются в неправильном месте стратиграфической колонки для того, чтобы играть роль предков птиц.

Современных птиц также полна разрывов в последовательности и возвратных изменениях в признаках. Вцелом, современные птицы не показывают впечатляющей ступенчатой связи с предположительно ранними птицами и еще меньше с Археоптериксом . Изменчивость среди современных птиц значительна, и увеличение диапазона этой изменчивости в несколько раз было бы достаточным для того, чтобы охватить весь ряд Птичьих Признаков, обнаруженных среди птиц и перечисленных в Таблице 2. Это не трудно понять, если учесть тот факт, что дошедшая до наших дней (пережившая Потоп) биосфера, обедненная по сравнению с биосферой, которая существовала до Потопа.

Джон Вудморапп имеет степень Магистра в области геологии и степень Бакалавра биологии от Государственного Среднезападного Университета США. По профессии он преподаватель естественных наук.

Прогресс и регресс в эволюции. Эволюционный процесс в целом непрерывно идет в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды. Смена условий часто приводит к замене одних приспособлений на другие. Однако это же относится к приспособлениям широкого характера, дающим организмам преимущества в различных условиях среды. Таково, например, значение легких как универсального органа газообмена у наземных позвоночных или цветка как совершенного органа размножения у покрытосеменных растений. Таким образом, биологический прогресс может осуществляться вследствие как частных, так и общих приспособлений организмов. Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.

Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах), не всегда могут быть признаны прогрессивными. В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс - это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.

Каковы же пути достижения биологического прогресса?

Ароморфоз. Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А. Н. Северцовым - крупным ученым-эволюционистом. Один из главных таких путей, согласно Северцову, - морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, т. е. возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.

АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕВЕРЦОВ (1866- 1936) - отечественный эволюционист. Автор исследований по сравнительной анатомии позвоночных. Создал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса.

В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга. Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

Формирование ароморфоза - длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфофизиологический прогресс - магистральный путь эволюции органического мира. В развитии каждой крупной таксономической группы можно обнаружить ароморфозы, о чем вы узнаете из последующего материала.

Идиоадаптация. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособительные изменения А. Н. Северцов назвал идиоадаптациями.

Идиоадаптации - это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Примером идиоадаптации может служить описанное Чарлзом Дарвином разнообразие видов вьюрковых птиц (рис. 65). Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Одни виды вьюрков освоили питание плодами растений, другие - семенами, третьи стали насекомоядными.

Рис. 65. Разнообразие вьюрков на Галапагосских островах

Несмотря на то что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

Соотношение направлений эволюции. Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют друг друга. Причем ароморфозы происходят значительно реже идиоадаптаций, но именно ароморфозы определяют новые этапы в развитии органического мира. Возникнув путем ароморфоза, новые, высшие по организации группы организмов занимают другую среду обитания. Далее эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обжи-вание новой для них среды обитания (рис. 67).

Рис. 67. Схема соотношений между ароморфозом, идеоадаптацией и дегенерацией

Итак, перечислим общие черты эволюционного процесса. Прежде всего это возникновение приспособленности организмов, т. е. их соответствие условиям обитания и способность меняться по мере изменения этих условий. Естественный отбор наследственных изменений в природных популяциях - важнейшая причина приспособленности.

Другой важнейшей характеристикой эволюционного процесса является видообразование, т. е. постоянное возникновение новых видов. За время эволюции на Земле существовали десятки, а возможно, и сотни миллионов видов живых организмов.

И наконец, третье неотъемлемое свойство эволюционного процесса - постоянное усложнение жизни от примитивных доклеточных форм вплоть до человека.

Объясните термины: биологический прогресс, биологический регресс, ароморфоз, идиоадаптация.
Можно ли считать тождественными понятия «биологический регресс» и «дегенерация»? Ответ обоснуйте.
В чем заключается эволюционное значение ароморфоза и идиоадаптации?

Эволюция органического мира - длительный и сложный процесс, осуществляющийся на разных уровнях организации живой материи и протекающий в разных направлениях. Развитие живой природы происходило от низших форм, имеющих относительно простое строение, к все более усложняющимся формам. Одновременно внутри отдельных групп организмов развивались специальные приспособления (адаптации), позволяющие им существовать в конкретных местообитаниях. Например, у многих водных животных появляются перепонки между пальцами, облегчающие плавание (тритоны, лягушки, утки, гуси, утконос и др.).

Анализируя историческое развитие органического мира и многочисленные конкретные адаптации, крупнейшие российские эволюционисты А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен выделили три главных направления эволюции: ароморфоз, идеоадаптации и дегенерация.

Ароморфозом (или арогенезом) называют крупные эволюционные изменения, ведущие к общему усложнению строения и функций организмов и позволяющие последним занимать принципиально новые местообитания или существенным образом повышающие конкурентную способность организмов в существующих местообитаниях. Ароморфозы позволяют переходить в новые среды обитания (то есть выходить в новые адаптационные зоны). Поэтому ароморфозы - сравнительно редкие явления в живом мире и носят принципиальный характер, оказывая большое влияние на дальнейшую эволюцию организмов.

Адаптационным уровнем или адаптивной зоной называется определенный тип местообитаний с характерными для него экологическими условиями или комплекс определенных адаптаций, свойственный той или иной группе организмов (общие условия жизни или сходные способы усвоения каких-то жизненно важных ресурсов). Например, адаптивной зоной птиц является освоение воздушного пространства, обеспечившее им защиту от многих хищников, новые способы охоты за летающими насекомыми (где у них нет конкурентов), быстрое передвижение в пространстве, возможности преодоления крупных препятствий, недоступных для других животных (реки, моря, горы и т. п.), способность к дальним миграциям (перелеты) и т. п. Поэтому полет является крупным эволюционным приобретением (ароморфозом).

Наиболее яркими примерами ароморфозов могут служить многоклеточность и появление полового способа размножения. Многоклеточность способствовала появлению и специализации тканей, привела к усложнению морфологии и анатомии многих групп организмов, как растений, так и животных. Половое размножение существенно расширило адаптационные способности организмов (комбинативная изменчивость).

Ароморфозы обеспечили животным более эффективные способы питания и повысили эффективность обмена веществ - например, появление челюстей у животных позволило перейти от пассивного питания к активному; освобождение пищеварительного канала от кожно-мускульного мешка и появление в нем выводного отверстия принципиально улучшило эффективность усвоения пищи за счет специализации разных его отделов (появление желудка, отделов кишки, пищеварительных желез, быстрый вывод ненужных продуктов). Это существенно повысило возможности выживания организмов даже в местах с малым содержанием питательных ресурсов.

Крупнейшим ароморфозом в эволюции животных стала теплокровность, резко активировавшая интенсивность и эффективность обмена веществ у организмов и повысившая их выживаемость в местообитаниях с низкой или резко меняющейся температурой.

В качестве примеров ароморфозов в животном мире можно вспомнить также образование внутренней полости организмов (первичной и вторичной), появление скелета (внутреннего или внешнего), развитие нервной системы и особенно усложнение строения и функций головного мозга (появление сложных рефлексов, обучаемости, мышления, второй сигнальной системы у человека и т. д.) и многие другие примеры.

У растений крупными ароморфозами являются: появление проводящей системы, связавшей разные части растения в единое целое; образование побега - жизненно важного органа, обеспечившего растениям все стороны жизнедеятельности и воспроизводства; формирование семени - органа воспроизводства, возникающего половым путем, развитие и созревание которого обеспечивается ресурсами всего материнского организма (дерева, кустарника или иной жизненной формы растений) и который имеет хорошо защищенный тканями семени зародыш (голосеменные и покрытосеменные растения); появление цветка, повысившего эффективность опыления, уменьшившего зависимость опыления и оплодотворения от и обеспечившего защиту яйцеклетки.

У бактерий ароморфозом можно считать появление автотрофного способа питания (фототрофного и литотрофного или хемосинтетического), позволившего им занять новую адаптационную зону - местообитания, полностью лишенные органических источников питания или имеющие дефицит таковых. У бактерий и грибов к ароморфозам можно отнести способность образовывать те или иные биологически активные соединения (антибиотики, токсины, ростовые вещества и т. п.), существенно повышающие их конкурентную способность.

Арогенез может происходить и на межвидовом (или биоценотическом) уровне при взаимодействии организмов разного систематического положения. Например, появление перекрестного опыления и привлечение для этого насекомых и птиц можно рассматривать как ароморфоз. Крупными биоценотическими ароморфозами являются: формирование микориз (симбиоз грибов и корней растений) и лишайников (объединение грибов и водорослей). Эти типы ассоциаций позволили симбионтам обитать в таких местах, где порознь они никогда бы не поселились (на бедных почвах, на скалах и т. п.). Особенно знаменателен союз грибов и водорослей, приведший к появлению новой симбиотической формы жизни - лишайников, которые морфологически очень похожи на единый организм, напоминающий растения. Крупнейшим ароморфозом этого типа является эукариотическая клетка, состоящая из разных организмов (прокариот), полностью потерявших свою индивидуальность и превратившихся в органеллы. Эукариотическая клетка обладает более активным и экономичным обменом веществ по сравнению с прокариотической и обеспечила появление и эволюцию царств грибов, растений и животных.

Ароморфозы - это крупные события в эволюции органического мира, и они сохраняются в популяциях и в дальнейшем развитии приводят к появлению новых крупных групп организмов и таксонов высокого ранга - порядков (отрядов), классов, типов (отделов).

Предполагается, что ароморфоз наиболее вероятен у исходно примитивных или мало специализированных форм организмов, так как они легче переносят изменения окружающей среды и им проще освоиться в новых средах обитания. Специализированные формы, приспособленные к определенным, часто достаточно узко ограниченным условиям жизни, обычно погибают при резком изменении таких условий. Именно поэтому в природе, наряду с высокоорганизованными и специализированными формами жизни, сосуществует большое число сравнительно примитивных организмов (бактерий, грибов, беспозвоночных и прочих), прекрасно адаптировавшихся в новых условиях и очень устойчивых. Такова логика эволюционного процесса.

Общая дегенерация, или катагенез

Это конкретные адаптации к определенным специфическим условиям обитания, образующимся в пределах одной и той же адаптационной зоны. Идиоадаптации проявляются как при арогенезе, так и при дегенерации. Это частные приспособления, не меняющие существенно уровня организации организмов, достигнутого в процессе эволюции, но заметно облегчающие их выживание именно в данных местообитаниях.

Например, если цветок мы можем рассматривать как крупнейший ароморфоз в эволюции растительного мира, то формы и размеры цветка определяются уже теми реальными условиями, в которых существуют те или иные виды растений, или их систематическим положением.

То же касается, например, птиц. Крыло - это ароморфоз. Форма крыльев, способы полета (парящий, маховотолчковый) - серия идиоадаптаций, не меняющая принципиально морфологической или анатомической организации птиц. К идиоадаптациям можно отнести покровительственную окраску, широко распространенную в мире животных. Поэтому идиоадаптации нередко рассматривают как признаки низших таксономических категорий - подвидов, видов, реже родов или семейств.

Соотношение различных направлений в эволюции

Эволюционный процесс происходит непрерывно, и основные его направления могут меняться со временем.

Ароморфозы или общая дегенерация, как редкие процессы в эволюции, приводят к повышению или понижению морфолого-физиологической организации организмов и занятию ими более высокой или низкой адаптивной зоны. Внутри этих адаптивных зон начинают активно развиваться частные приспособления (идиоадаптации), обеспечивающие более тонкое приспособление организмов к конкретным местообитаниям. Например, появление большой группы микоризообразующих грибов позволяет им занять новую адаптационную зону, связанную с большой группой новых для грибов и растений местообитаний. Это биоценотический ароморфоз, сопровождающийся далее серией частных приспособлений (идиоадаптаций) - расселением разных видов грибов по разным растениям-хозяевам (подберезовики, подосиновики, боровики и т. д.).

В процессе эволюции биологический прогресс может сменяться регрессом, ароморфозы - общей дегенерацией, и все это сопровождается новыми идиоадаптациями. Каждый ароморфоз и каждая дегенерация вызывают расселение организмов по новым средам обитания, реализуемое через идиоадаптации. Таково соотношение этих направлений эволюционного процесса. На основе данных эволюционных преобразований организмы занимают новые экологические ниши и заселяют новые местообитания, то есть происходит их активная адаптивная радиация. Например, выход позвоночных животных на сушу (ароморфоз) вызвал их адаптивную радиацию и привел к формированию многих таксономических и экологических групп (хищники, травоядные, грызуны, насекомоядные и т. п.) и новых таксонов (амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие).

Общая характеристика направлений эволюции по изменению уровня организации и характеру процветания вида.

Конвергенция и дивергенция

Анализ механизма видообразования показывает, что результатом этого процесса является появление одного или нескольких (двух, трех и более) близких видов.

Рассматривая эволюцию в целом, можно увидеть, что результатом ее является все многообразие организмов, живущих на Земле. Поэтому, основываясь на результатах эволюционного процесса, можно выделить два вида эволюции - микроэволюцию и макроэволюцию.

Микроэволюция - совокупность процессов видообразования, при которых из одного вида возникают новые (один или несколько) видов организмов.

Микроэволюция представляет собой как бы «элементарный акт эволюции», сопровождающийся появлением небольшого количества видов из одного исходного вида.

Примером микроэволюционных процессов является возникновение двух рас ночной бабочки Березовая пяденица, разных видов вьюрков на Галапагосских островах, прибрежных видов чаек на побережье Северного Ледовитого океана (от Норвегии до Аляски) и т. д.

Выведение породы «белая украинская свинья» может служить примером микроэволюции, реализуемой человеком.

Таким образом, результатом микроэволюции является появление новых видов из исходного вида, которое осуществляется за счет дивергенции.

Дивергенция - это процесс расхождения признаков, в результате которого появляются новые виды или возникшие в процессе эволюции виды отличаются друг от друга различными признаками за счет приспособления этих видов к разным условиям существования.

Макроэволюция - совокупность всех эволюционных процессов, в результате которых возникло все многообразие органического мира; эти процессы идут не только на уровне вида, но и на уровне рода, семейства, класса и т. д.

Результатом макроэволюции является все многообразие современного органического мира, которое возникло как за счет дивергенции, так и за счет конвергенции (схождения признаков).

Виды, возникшие из разных групп организмов (например, классов), могут быть конвергентными, т. е. наряду с определенными различиями они имеют общие признаки, связанные с приспособленностью к одной среде обитания. Примером конвергентных видов являются акула, кит и ихтиозавр (ископаемое пресмыкающееся). Эти виды имеют рыбообразную форму, плавники, так как приспособлены к водной среде. Другим примером конвергентных организмов являются бабочки, птицы и летучие мыши, так как они имеют крылья и приспособлены к воздушно-наземному образу жизни.

Следовательно, при протекании макроэволюции возможны и дивергенция, и конвергенция.

В течение длительного исторического развития макроэволюция приводила к резкому изменению органического мира в целом. Так, современный органический мир значительно отличается от такового для протерозойской или мезозойской эр.

Пути и направления эволюции

Как было отмечено выше, эволюция осуществляется двумя способами - дивергентным и конвергентным, и в результате этих процессов возникают различные виды как по уровню их организации, так и по характеру приспособления к средам обитания. Поэтому различают три пути эволюции по характеру изменения уровня организации возникающих организмов: идиоадаптация, ароморфоз и дегенерация.

1. Ароморфоз (арогенез) - путь эволюции, при котором уровень организации организмов по сравнению с исходными формами повышается.

К ароморфозам относятся: возникновение фотосинтезирующих организмов из гетеротрофов; появление многоклеточных организмов из одноклеточных; возникновение псилофитов из водорослей; появление покрытосеменных с наличием двойного оплодотворения и новых оболочек у семени из голосеменных; возникновение организмов, способных вскармливать своих детенышей молоком, и т. д.

2. Идиоадаптация (аллогенез) - путь эволюции, при котором появляются новые виды, по уровню организации не отличающиеся от исходных видов.

Возникшие при идиоадаптациях виды отличаются от исходных признаками, позволяющими нормально существовать в различных условиях обитания. К идиоадаптации можно отнести появление разных видов вьюрков на Галапагосских островах, различных грызунов, живущих в разных условиях (зайцы, суслики, мышевидные грызуны), и другие примеры.

3. Дегенерация (катагенез) - путь эволюции, при котором общий уровень вновь возникших организмов понижается.

В некоторых источниках пути эволюции называют направлениями. В этом случае необходимо указывать: направления эволюции по характеру изменения уровня организации, так как существуют направления эволюции по характеру процветания. По данному признаку различают два направления - биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический прогресс - это такое направление эволюции, при котором увеличивается число популяций, подвидов и расширяется ареал (территория обитания), при этом данная группа организмов находится в состоянии постоянного видообразования.

В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся млекопитающие, членистоногие (из животных), покрытосеменные (из растений). Биологический прогресс не означает повышения уровня организации организмов, но и не исключает его.

Биологический регресс - направление эволюции, при котором уменьшаются ареал и численность организмов, замедляются темпы видообразования (уменьшается число популяций, подвидов, видов).

В настоящее время в состоянии биологического регресса находятся пресмыкающиеся, земноводные (из животных), папоротникообразные (из растений). При этом большое влияние на состояние прогресса или регресса организмов оказывает деятельность человека. Так, многие виды животных вымерли из-за воздействия человека (например, тюлень Стеллерова корова, туры и т. д.).

Приспособленность организмов к условиям среды, ее виды и относительность

Первое научно обоснованное определение вида дал Ч. Дарвин. В настоящее время это понятие уточнено с позиций всех современных теорий, в том числе и с генетической позиции. В современной интерпретации формулировка понятия «вид» такова:

Вид - это совокупность всех особей, обладающих одинаковыми наследственными морфологическими и физиологическими признаками, способных свободно скрещиваться и давать нормальное плодовитое потомство, имеющих одинаковый геном, одинаковое происхождение, занимающих определенный жизненный ареал и приспособленных к условиям существования в нем.

Критерии вида и его экологическая характеристика будут рассмотрены далее. В данном подразделе приведем механизм видообразования.

В пределах популяций у различных особей этих популяций за счет мутационной (наследственной) изменчивости возникают различные признаки, поэтому все особи данной популяции имеют определенные отличия друг от друга.

Признаки, появляющиеся у отдельных особей, могут быть либо полезными, либо вредными для этого организма в условиях данной среды обитания. В процессе жизнедеятельности, как правило, выживают те особи, которые более приспособлены к данной среде обитания. У особей разных популяций эти признаки будут различны особенно в случае, когда условия сред их обитания будут сильно отличаться.

С течением времени признаки, отличающие особей одной популяции от другой, накапливаются, и различия между ними становятся все более и более значительными. В результате этих процессов из одного исходного вида возникает несколько подвидов (их число таково, сколько было популяций вида, живущих в разных условиях среды, - 2, 3 и т. д.).

В случае, если разные популяции, находящиеся в разных условиях существования, достаточно сильно изолированы друг от друга, то смешивания признаков из-за гибридизации особей не происходит. Различия между особями разных популяций становятся столь значительными, что можно констатировать возникновение новых видов (их особи уже не скрещиваются и не дают полноценного плодовитого потомства).

В процессе видообразования возникают новые виды, которые оказываются хорошо приспособленными к условиям своего существования, что всегда удивляло и восхищало человека, а религиозных людей заставляло восхищаться «мудростью творца». Рассмотрим сущность явления приспособленности, а также относительность приспособленности.

Приспособленностью называют определенные признаки организмов, позволяющие ему выжить в данных конкретных условиях среды обитания.

Ярким примером приспособленности является белая окраска зайца-беляка в зимний период. Эта окраска делает его незаметным на фоне белого снежного покрова.

В процессе эволюции у многих организмов выработались признаки, благодаря которым они очень хорошо приспособились к среде своего обитания. Эволюционная теория вскрыла причину и механизм возникновения приспособленности организма к условиям среды своего обитания, показало материалистическую сущность этого процесса.

Причиной появления приспособлений к условиям среды обитания является наследственная изменчивость, возникающая под влиянием условий окружающей среды.

Возникшие мутации в случае их полезности закрепляются в потомстве за счет лучшего выживания особей, обладающих этими признаками.

Классический пример возникновения приспособленности у организмов к среде обитания был показан в трудах Ч. Дарвина.

В Англии обитает ночная бабочка Березовая пяденица, имеющая светло-желтую окраску. На фоне светлого ствола березы эти бабочки незаметны, поэтому большинство из них сохраняются, поскольку незаметны для птиц.

Если березы растут в районе предприятия, выделяющего копоть, то их стволы темнеют. На их фоне светлоокрашенные бабочки становятся заметными, поэтому легко поедаются птицами. В процессе длительного временного существования вида этих бабочек, за счет мутаций появились формы с темной окраской. Темноокрашенные формы в новых условиях лучше выживали, чем светлоокрашенные. Так, в Англии возникли два подвида бабочек-пядениц (светло- и темноокрашенные формы).

Реконструкция производства и улучшение технологии с учетом требований привели к тому, что предприятия перестали выделять копоть и изменять окраску стволов берез. Это привело к тому, что темноокрашенные формы для новых условий стали не приспособлены, и признак, приобретенный ими, стал не только не полезным, а даже вредным. На этом основании можно сделать вывод о том, что приспособленность организмов относительна: сильное, даже кратковременное, изменение условий среды может организм, приспособленный к среде обитания, превратить в неприспособленный: например, заяц-беляк при слишком раннем сходе снежного покрова будет сильнее заметен на фоне темного поля, чем если бы он был окрашен в «летний» (серый) цвет.

Существует несколько разновидностей приспособленности организмов. Рассмотрим некоторые из них.

1. Покровительственная окраска - окрас, позволяющий организму быть незаметным на фоне окружающей среды.

Примеры: зеленая окраска тли на фоне зеленых листьев капусты; темная окраска спины рыбы на темном фоне при взгляде сверху и светлая окраска брюха на светлом фоне при взгляде снизу; рыбы, живущие в зарослях водной растительности, имеют полосатую окраску (щука) и т.д.

2. Мимикрия и маскировка.

Мимикрия состоит в том, что организм по форме похож на другой организм. Примером мимикрии является муха осовидка, форма ее тела напоминает осу и этим предостерегает об опасности, которой нет, так как эта муха не имеет жала.

Маскировка состоит в том, что организм приобретает форму какого-то предмета окружающей среды и становится незаметным.

Примером могут служить палочники - насекомые, по форме напоминающие обломки стеблей растений; есть насекомые, имеющие листообразную форму и т. д.

3. Предупреждающая окраска - яркая окраска, предупреждающая об опасности. Примеры: окраска ядовитых божьих коровок, пчел, ос, шмелей и т.д.

4. Особые приспособления растений для реализации процессов опыления. Ветроопыляемые растения имеют длинные, свисающие тычинки, удлиненные, торчащие в разные стороны рыльца пестиков с приспособлениями для улавливания пыльцы и другие формы. Насекомоопыляемые растения имеют соцветия, яркую краску и экзотические формы цветка для привлечения определенного вида насекомого, с помощью которого реализуется опыление.

5. Особые формы поведения животных - угрожающие позы порой безобидных, а иногда и опасных рептилий, зарывание страусом головы в песок и т. д.

Подводя итог, можно отметить, что благодаря накоплению различий, возникающих за счет мутаций, возможно образование новых видов, приспособленных к среде своего обитания, но эта приспособленность относительна, так как изменение условий приводит к утере приспособленности организма к данной среде.

Цели урока:

Обеспечить усвоение учащимися знаний о процессах жизнедеятельности птиц, об особенностях строения их внутренних органов в связи с функциями, приспособленностью к полету.
Показать усложнение организации внутреннего строения птиц по сравнению с пресмыкающимися.
Научить распознавать системы органов класса птиц, устанавливать взаимосвязь между строением и функции органов.
Научить выявлять приспособленность организмов к среде обитания.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма урока: урок получения новых знаний путем самостоятельной работы, работы в группе, частично-поискового метода.

Оборудование:

скелет птицы, модель «Мозг позвоночных»;
таблицы «Класс птицы. Голубь», «Основные классы позвоночных животных»

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Актуализация опорных знаний

«Унция опыта и труда стоят больше, чем тонна теории» (Дьюи).

Миллионы лет назад появились первые пернатые. И доселе мрачный, населенный лишь одними динозаврами мир, огласился птичьим пением. А ещё через миллионы лет зашагал по земле человек, способный оценить это пение. Поднял человек голову, а в небе жаворонок! Поет, заливается, трепещет крылышками!
Поднял человек голову вверх – аиста увидел, который свил гнездо на вершине высокого дуба, как раз над крышей его дома. Стоит аист на одной ноге, клювом щелкает, дробь выбивает, аистихе понравиться хочет!
Поднял человек голову вверх – а там орел парит, свободно, легко! «Вот бы и мне так», – подумал человек, соорудил крылья и бросился в низ с колокольни. Не единожды вниз бросался, прежде чем взмыл вверх, опираясь не на силу мускулов, а на силу своего разума. И родилась авиация. Быстрее звука летают самолеты куда там птицам. Но по экономичности полёта пернатые недосягаемые. Синичка на одном грамме жира пролетает 100 км!
Оканчивают военные училища молодые штурманы. Корабль, самолет в любую точку земли привести могут. Но и птицы, возвращаясь к нам после зимовки, находят известные только им ориентиры и приземляются точнехонько на ту же самую поляну, с которой они стартовали осенью!
Пернатые прекрасно видят, и мы недаром говорим: «Зоркий как сокол!» Они прекрасно слышат и поют! Без них скучно в осеннем саду, и мы радуемся их возвращению весной. Да что говорить! Птицы – это птицы!
Вот сегодня на уроке мы с вами будем юными исследователями, а я – ваш научный руководитель. Мы должны будем вместе решить не простую задачу:

Какие же особенности внутреннего строения позволяют птицам летать.

Но мы должны вспомнить из изученного материала:

Какие особенности внешнего строения позволяют птицам подняться в небо?

Предполагаемые ответы:

Обтекаемая форма тела
Покрытая перьями
Отсутствие зубов
Полые кости
Сросшийся скелет

Повторим материал предыдущего урока: «Опорно двигательная система»

Индивидуальный опрос
Работа по карточкам

III. Индивидуальная работа по карточкам

Установите соответствие между костями и отделами конечностей, для которых они принадлежат.

Кости:

а) Бедренная кость.
б) Плечевая кость.
в) Цевка.
г) Предплечье.
д) Голень.
е) Пальцы стопы.

Отделы конечностей:

1. Свободная нижняя конечность.
2. Свободная верхняя конечность.

Найдите ошибки в приведённом тексте, укажите номера предложений, которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

Пояс передних конечностей образован: грудиной, двумя ключицами, двумя вороньими костями.
Длина шеи у птиц зависит от количества позвонков и длины их тел.
Скелет свободной передней конечностей состоит из плечевой кости, одной кости предплечья и костей кисти.
Цевка у птиц – результат приспособления к увеличению длины шага при хождении на задних конечностях.

IV. Изучение нового материала

Ученики работают в паре. Каждая пара получает задание, которые необходимо выполнить, прочитав соответствующие разделы учебника.

I группа. Пищеварительная и выделительная системы

1. Назовите органы пищеварительной системы.
У птиц в процессе эволюции появились особенности в пищеварительной системе, связанные с полётом. Запишите их в тетради.
2. Назовите органы выделения птиц. Известно что почки птиц имеют большие размеры. Как вы думаете, с чем это связано? Какие функции выполняет клоака? Как вы объясните отсутствие у птиц мочевого пузыря?
3. В связи с чем произошло у птиц разделение желудка на железистый и мускульный? В каком органе осуществляется механическая обработка пищи из-за отсутствия зубов?

II группа. Дыхательная система

1. Рассмотрите схему строения органов дыхания птиц.
2. Запишите особенности строение дыхательной системы птиц, связанные с полётом, в тетрадь.
3. Используя рисунок составьте рассказ о направлении движения воздуха в органах дыхания птицы при вдохе и выдохе. Как дышат птицы во время покоя? При полете? Что такое двойное дыхание? Каково его значение?

III группа. Кровеносная система, обмен веществ

1. Транспорт веществ в организме птиц осуществляется, как и у всех позвоночных животных, с помощью кровеносной системы. Какой общий план строения характерен для кровеносной системы позвоночных животных? Какие особенности кровеносной системы птиц указывают на неё более сложные строение по сравнению с пресмыкающимися? Запищите их в тетрадь.
2. Используя рисунок, определите направления движения крови по сосудом. Укажите, где начинается и где заканчивается большой круг кровообращения; малый круг кровообращения.
3. Какое значение имеет наличие четырёхкамерного сердца у птиц? Какая кровь поступает к органам тела? В лёгкие? Какая связь существует между строением кровеносной системы и обмена веществ у птиц?

IV группа. Система органов размножения

1. Выпишите в тетрадь особенности половой системы, связанные с полётом.
2. На рисунке изображена система органов размножения. Назовите и раскройте значение каждого из них. Где происходит оплодотворенье птиц.
3. Выберите правильное утверждение:

а) У птиц функционирует, как правило, один яичник.
б) В яичнике созревают сразу много яиц.
в) Собственным яйцом считается желток.
г) Оплодотворенье у птиц наружное.

V группа. Нервная система птиц

1. Рассмотрите рисунок. Запишите части нервной системы птиц. Какие особенности строения головного мозга птиц указывает на более высокий уровень его развития по сравнению с пресмыкающимися? Запишите их в тетрадь.
2. Для птиц характерно более сложное поведение по сравнению с рыбами, земноводными, пресмыкающимися. Приведите примеры сложного поведения птиц. В чём проявляется взаимосвязь поведения птиц и уровня организации их нервной системы?
3. Среди перечисленных ниже примеров приведите условный рефлекс:

а) постройка гнёзд;
б) высиживание птенцов;
в) цыплята бегут на голос хозяйки;
г) цыплята клюют всё подряд.

После завершения работы ученики в течение двух-трёх минут готовятся к устному ответу на вопросы задания, после чего по очереди выступают. Учащиеся других групп особенности каждой системы записывают себе в тетрадь, заполняя таблицу.

V. Закрепление

Познавательные задачи:

1. Пищеварение у птицы происходит очень быстро. Мелкие совы (домовые сычи) переваривают мышь за 4ч, серый сорокопут – за 3ч. Сочные ягоды у воробьиных проходят через кишечник за 8 – 10 мин. Насекомоядные птицы наполняют свой желудок 5-6 раз в сутки, зерноядные – дважды. Один – два раза в сутки едят хищники.
Какое значение для природного сообщества имеет большая скорость пищеварения птиц?

2. У птиц кожа непроницаема для воды, отсутствуют потовые железы. Однако значительное количество воды теряется при вентиляции легких. Некоторые мелкие птицы могут терять за сутки до 35% веса тела.
Как решается проблема обезвоживания у птиц? Одинаково ли осуществляется выделение у морских и лесных птиц? Как вы думаете почему у птиц нет мочевого пузыря?

3. Какие же особенности внутреннего строения птиц позволяют им подняться в небо?

Выберите правильные ответы:

1. Признак приспособленности птиц к полёту:

а) появление четырехкамерного сердца
б) роговые щитки на ногах
в) наличие полых костей
г) наличие копчиковой желёзы

2. Быстрое переваривание пищи – это приспособление к:

а) характеру пищи
б) вскармливанию детёнышей
в) полёту
г) необходимости всё время запасать пищу

3. Приспособлением кровеносной системы птиц к полёту в большой степени является:

а) строение сердца
б) увеличение количества крови в организме
в) высокая скорость течения крови
г) невысокая скорость течения крови

4. Выберите правильные утверждения.

а) у мелких птиц частота дыхания ниже, чем у крупных
б) на земле около 9000 видов птиц
в) в процессе эволюции у птиц развивался головной мозг, и особенно мозжечок
г) у всех птиц пища удерживается зубами
д) все птицы теплокровные животные
е) скорость полёта птицы зависит от массы тела

5. Существенными эволюционными, прогрессивными приобретениями птиц являются:

а) головной мозг из пяти отделов
б) интенсивный обмен веществ
в) смешанная кровь в сердце
г) костный череп
д) клюв без зубов
е) лёгкость и прочность скелета

6. Приспособлениями птиц к полёту можно считать:

а) видоизменённые конечности
б) хорошее обоняние
в) один круг кровообращения и легочное дыхание
г) полые кости в скелете
д) наличие двенадцатиперстной и прямой кишок
е) отсутствие мочевого пузыря

7. Выстройте путь прохождения пищи у птиц в правильной последовательности:

а) глотка
б) желудок
в) ротовая полость
г) пищевод
д) кишечник
е) клоака
ж) зоб

VI. Рефлексия

Что сегодня узнали на этом уроке?
Что понравилось?
Что не получилось?

Оценки за урок можно выставить, используя различные подходы. Например, самой активной паре и самому активному участнику пары – оценка 5.

VII. Домашнее задание

Параграф 55, 56.
Групповое задание: каждая пара составляет зачётные вопросы по теме.

Итоговый тест

Птицы

Вариант 1

А1. Наука о птицах называется

птицеводство

орнитология

кинология

ихтиология

А2. Кожа птиц

тонкая, сухая, вся покрыта роговыми образованиями

тонкая, сухая, лишена желез (только копчиковая), вся покрыта перьями

тонкая, сухая, имеется одна копчиковая железа, на теле есть участки, лишенные перьев

пронизана многочисленными железами, выделяющими слизь

А3. Ночные хищные птицы имеют

хорошее зрение и развитые маховые перья

мягкое и рыхлое оперение и хороший слух

слабо оперенную переднюю часть головы и шеи

маленькие размеры и прекрасный слух

А4. Если на перья водоплавающих птиц попадает нефть или мазут, то

свойства оперения практически не изменится

перья прилипнут к телу, и оно приобретет более обтекаемую форму

численность птиц возрастает, так как таких птиц не будут поедать хищники

перья слипнуться, вода будет легко проникать к коже, и птицы погибнут от охлаждения

А5. У какой птицы максимально развит мускульный отдел желудка:

у тетерева

у орла

у дятла

у синицы

Локтевая кость: предплечье=цевка: __________

голень

кисть

стопа

бедро

А7. Плечевой пояс конечностей птиц состоит из:

парных лопаток, вороньих костей и сросшихся ключиц;

парных лопаток, вороньих костей и грудины;

парных лопаток, сросшихся вороньих костей и ключицы.

А8. Один из признаков усложнения птиц, по сравнению с пресмыкающимися, - это

деление тела на отделы

постоянная температура тела

внутренний скелет

системы органов

А9. Выберите особенности строения скелета птиц связаны с полетом:

Кости скелета тонкие, прочные и легкие;

трубчатые кости скелета полые внутри и заполнены воздухом;

развитие грудины с килем;

образование сложного крестца;

а + б + в;

а + б + в + г.

А10. Птицы потребляют большое количество пищи, которая дает им энергию для:

движения, в том числе полета;

поддержания постоянной и высокой температуры тела;

а + б.

Часть В

В1. Установите соответствие между особенностями кровеносной системы и классами животных. Ответ занесите в таблицу.

В2. Выберите несколько правильных ответов. Ответ запишите в виде последовательности букв.

Существенными эволюционными, прогрессивными приобретениями птиц являются:

Легкость и прочность скелета

Интенсивность обмена веществ

Смешанная кровь в сердце

Костный череп

Клюв без зубов

Головной мозг из пяти отделов

В3. Установите последовательность соподчинения соответствующих терминов систематическим категориям. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

вид ________________

род _________________

семейство ___________________

отряд ________________

класс _________________

тип ___________________

Удод обыкновенный

Хордовые

Удодообразные

Удодовые

Удод

Птицы

В4.Выпишите номера верных утверждений.

1. Птицы – теплокровные животные.

2. Кожа птиц имеет большое количество желез.

3. Копчиковая железа выделяет жир, необходимый для смазывания перьевого покрова.

4. Птицы имеют острое зрение.

5. Птицы имеют трехкамерное сердце.

6. У птиц имеются острые зубы.

7. По способу передвижения птицы делятся на три групп: бегающие, плавающие и летающие.

8. К бескилевым птицам относятся все куриные.

9. Возможно первые птицы появились на Земле около 1млн лет назад.

10. Челюсть птиц представлена клювом.

В5. Каким птицам соответствуют перечисленные признаки

Признаки:

Птицы:

A. Гнездятся на льдинах и береговых скалах

Б. Крепкие сильные ноги

Г. Отсутствие киля

Д. Длинная шея

Е. Высокие ноги

Л. Крючкообразный клюв

М. На пальцах имеются плавательные перепонки

I. Серый гусь

II. Цапля

III. Орел

IV. Эму

V. Пингвин

Часть С

Почему размножение птиц считается более совершенным, чем размножение рептилий?

Итоговый тест

Птицы

Вариант 2

А1. Строение археоптерикса позволила изучить наука

систематика

палеонтология

физиология

арахнология

А2. Часть пера, погруженная в кожу, называется

ствол

опахало

очин

бородки

А3. Особенностью строения страуса является

сохранение строение скелета как у летающих птиц

бородки перьев сцеплены друг с другом, делая перо почти непроницаемым для воздуха

хорошо развиты грудные мышцы и мышцы ног

грудина плоская без киля

А4. Если в воду попадает много стирального порошка, то у водоплавающих птиц

перья станут более чистыми и легкими

свойства оперения практически не изменятся

жир на перьях раствориться, вода начнет быстро их смачивать

перья при попадании порошка образуют плотный водонепроницаемый слой

А5. Быстрое переваривание пищи – это приспособление к:

характеру пищи

вскармливанию детенышей

полету

необходимости все время запасать пищу

А6. Между первым и вторым понятием существует определенная связь. Найдите аналогичную связь между третьим и одним из 4 данных понятий.

Нижние конечности: цевка=воздушные мешки: __________

газообмен

дыхательная система

высокий уровень обмена веществ

выделительная система

А7. К концу периода насиживания уменьшается толщина скорлупы яйца:

1. частично она используется на формирование скелета зародыша;

2. так облегчается выход птенца из гнезда;

3. происходит механическое истончение скорлупы яйца

А8. По сравнению с пресмыкающимися в головном мозге птиц лучше развиты:

1. передний мозг и мозжечок;

2. полушария переднего мозга, средний мозг и мозжечок;

3. передний и средний мозг.

А9. У птиц при полете воздух воздушных мешков:

1. повышает температуру тела птицы

2. защищает внутренние органы от перегревания

3. предохраняет внутренние органы от охлаждения

4. не влияет на температуру их тела

А10. Выберите животное, которое относится к одной из наиболее процветающих в наше время групп

1. крокодил

2. тритон

3. сорока

4. беззубка

Часть В

В1. Установите соответствие между признаком археоптерикса и классом позвоночных, на родство с которым этот признак указывает

6. Челюсти с мелкими зубами

В2. Выберите несколько правильных ответов. Ответ запишите в виде последовательности букв. Головной мозг птиц отличается от головного мозга земноводных

наличием продолговатого мозга

увеличением полушарий переднего мозга

уменьшением переднего мозга

большим развитием среднего мозга

наличием промежуточного мозга

лучшим развитием мозжечка

В3. Установите последовательность этапов эволюции кровеносной системы хордовых животных. Ответ запишите в виде последовательности букв.

Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из непарных предсердия и желудочков, развиты из только жаберные сосуды

Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и желудочка, разделенных неполной перегородкой

Замкнутая кровеносная система, лишенная сердца

Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и желудочков, разделенных полной перегородкой

Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и непарного желудочка, появление сосудов легких

Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и непарного желудочка, появление легочных артерий

В4. Выпишите номера верных утверждений.

Прочность скелета птиц достигается за счет срастания многих костей на ранних стадиях индивидуального развития.

У птиц грудные позвонки несут ребра, которые подвижно соединены с грудиной.

У многих птиц грудина не имеет киля.

У птиц пояс задних конечностей образован тремя парными костями: вороньими, лопатками и ключицами.

Увеличение объема головного мозга связано с развитием полушарий переднего мозга и расширением двигательной активности, усложнением поведения.

Артериальная кровь, идущая от легких по легочной вене, изливается в левое предсердие, а оттуда в правый желудочек и аорту.

Легкие имеют губчатое строение, входящие в них бронхи разветвляются и заканчиваются тончайшими слепыми бронхиолами.

У некоторых птиц длинный пищевод образует расширение, т. к. зоб, где накапливается пища и начинает перевариваться.

Мочеточники открываются в мочевой пузырь, как и у рептилий.

Эмбриональное развитие птенцов начинается с выходом из яйцевых оболочек.

В5. Каким птицам соответствуют перечисленные признаки.

Признаки:

Птицы:

A. Крепкие сильные ноги

Б. На пальцах имеются плавательные перепонки

B. Перьевой покров обильно смазан жиром

Г. Отсутствие киля

Д. Высокие ноги

Е. Длинная шея

Ж. Селятся в заболоченных местах или где много озер

3. Мощные лапы, снабженные острыми когтями

И. Кости не имеют воздушных полостей

К. Крылья превратились в ласты

Л. Крючкообразный клюв

М. Гнездятся на льдинах и береговых скалах

I. Пингвин

II. Аист

III. Сова

IV. Страус

V. Лебедь

Часть С

С1. Дайте развернутый ответ на поставленный вопрос.

Воробей съедает за день количество пищи, равное примерно 80% от собственного веса. Почему он так много ест?

БЛАНК ОТВЕТОВ ПРОВЕРОЧНОЙ РАБОТЫ

ФИ обучающегося ______________________Класс ______Вариант_____

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

С1

Максимальный балл за выполнение заданий:

Часть А – 1 балл (всего 10 баллов);

Часть В – 2 балла (всего 10 баллов);

Часть С – 3 балла.

Итого – 23 балла

17 – 23 баллов – «отлично»;

11 – 16 баллов – «хорошо»;

9 – 10 баллов – «удовлетворительно».

Общее число набранных баллов ____________Оценка_______

Подпись проверяющего_________________

Ответы

Вариант 1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

1, 3, 4, 7, 8, 9, 10

В, М

Д, Е, Л

Б, З

Г, Ж, К

Часть С. С1.

Баллы

Элементы ответа

1. У птиц развиты строительство защищенных гнезд и насиживание яиц

2. Выкармливание, обучение выводка

3. Групповая защита птенцов

Ответ неправильный

Вариант 2

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

К,И,М,Б

Ж,З

З,Л

Д,А,Г,Е

Б,В

Часть С. С1.

Содержание верного ответа и рекомендации к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)

Баллы

Элементы ответа

1. Воробьи – птицы мелкие

2. Для того чтобы обмен веществ был достаточно эффективным, он должен быть очень быстрым. Для этого нужно много есть.

3. Чем меньше птица, тем чаще и больше она ест.

Ответ включает все вышеназванные элементы, не содержит биологических ошибок

Ответ включает 2 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 3 из названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки

Ответ включает 1 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 2 из названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки