Первый этап – восстановительный.

Начался еще в космических условиях и завершился появлением на Земле гетеротрофной биосферы.

Гетеротрофы – это организмы, пищей для которых служат ранее накопленные органические соединения, растворенные в водах первичного океана.

Первичная биосфера ограничивалась водной средой. Первичные гетеротрофные организмы быстро размножались и, естественно, быстро исчерпали свою питательную базу. Достигнув максимальной биомассы, они перешли к автотрофному фотосинтетическому способу питания, побочным продуктом которого был свободный кислород, являющийся смертельным ядом для гетеротрофов.

Второй этап эволюции биосферы слабоокислительный, главным результатом которого стало появление фотосинтеза.

Процесс насыщения атмосферы кислородом шел очень медленно. Только около 400 млн. лет назад, когда концентрация свободного кислорода достигла 10% от современной, возник озоновый слой, предохраняющий живое вещество от жесткого излучения, и жизнь вышла на сушу

В результате резко возросло поступление кислорода в атмосферу, достигнув уровня концентрации в 21%.

Третий этап эволюции биосферы – появление организмов, способных к кислородному дыханию.

В процессе формирования биосферы, примерно 1 млрд. лет назад произошло разделение живых существ на два царства – растений и животных, которые различаются по трем основаниям:

- по структуре клеток и их способности к росту;

- по способу питания;

- по способности к движению.

Основные вехи в истории развития биосферы:

· Появление простейших клеток – прокариотов (клетки без ядра);

· Появление значительно более организованных клеток – эукариотов (клетки с ядром);

· Объединение клеток – эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах;

· Появление организмов с твердыми скелетами и формирование высших животных;

· Возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как органа сбора, систематизации, хранения информации и управления на ее основе поведением организмов;

· Формирование разума как высшей формы деятельности мозга;

· Образование социальной общности людей – носителей разума.

Вершиной развития биосферы стало появление в ней человека. В ходе эволюции Земли на смену периоду геологической эволюции пришел период геолого-биологический, который с появлением человека уступил свое место периоду социальной эволюции. Самые крупные изменения в биосфере Земли наступили именно в этот период.

Появление и развитие человека ознаменовало переход биосферы в ноосферу – новую оболочку Земли, область сознательной деятельности человечества (В.И. Вернадский).

Под действием каких законов происходило развитие на Земле?

Дарвин и его последователи к основным факторам эволюции относили изменчивость, наследственность и естественный отбор. В настоящее время к ним добавляют множество других дополнительных, неосновных факторов, которые, тем не менее, оказывают влияние на эволюционный процесс, а сами основные факторы понимаются теперь по-новому.

 

Современная теория эволюции, так называемая синтетическая теория эволюции (СТЭ), отличается от дарвиновской по целому ряду важнейших научных положений:

Ведущие факторы эволюции. К ведущим факторам эволюции в настоящее время относят мутационные процессы, популяционные волны численности, изоляцию и естественный отбор.

Поскольку мутации возникают случайно, постольку их результат становится неопределенным, однако случайное изменение становится необходимым, когда оно оказывается полезным для организма, помогает ему выжить в борьбе за существование. Закрепляясь и повторяясь в ряде поколений, случайные изменения вызывают перестройку в структуре живых организмов и их популяций и таким образом приводят к возникновению новых видов. Популяции, насыщенные мутациями, обладают широкими возможностями для совершенствования существующих и выработки новых приспособлений в измененяющихся условиях среды. Однако сам мутационный процесс без участия других факторов эволюции не можетнаправлять изменение природной популяции. Он является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала.

Популяционными волнами называют колебания численности особей в популяции. Причины этих колебаний могут быть различными. Например, резкое сокращение численности популяции может произойти вследствие истощения кормовых ресурсов. Среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут оказаться редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов в генофонде данной популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

В качестве третьего основного фактора эволюции СТЭ признает обособленность (изоляцию) группы организмов. На эту особенность указывал еще Дарвин, который считал, что для образования нового вида определенная группа старого вида должна обособиться, но он не мог объяснить необходимость этого требования с точки зрения наследственности. В настоящее время установлено, что обособление и изоляция определенной группы организмов необходимы для того, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами и тем самым передавать им и получать от них генетическую информацию. Изоляция разных групп организмов в природе, а также в практике селекционной работы осуществляется разными способами, но цель их одна — исключить обмен генетической информацией с другими видами.

Направляющий фактор СТЭ – естественный отбор. Однако в настоящее время представления о естественном отборе дополнились новыми фактами, значительно расширились и углубились. Естественный отбор следует понимать как избирательное выживание и возможность оставления потомства отдельными особями. Биологическое значение особи, давшей потомство, определяется ее вкладом в генофонд популяции. Отбор действует в популяции, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды. Таким образом, отбор из поколения в поколение по фенотипам ведет к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы.

В СТЭ различают три основные формы естественного отбора: 1) стабилизирующий, 2) движущий и 3) дизруптивный.

Стабилизирующий отбор способствует сохранению признаков вида в относительно постоянных условиях среды. Он поддерживает средние значения, выбраковывая мутационные отклонения от ранее сформировавшейся нормы. Стабилизирующая форма отбора действует до тех пор, пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака или свойства. Примером стабилизирующего отбора является избирательная гибель домовых воробьев при неблагоприятных погодных условиях. У выживших птиц различные признаки оказываются близкими к средним значением. Среди погибших эти признаки сильно варьировались. Примером действия этой формы отбора в популяциях людей служит большая выживаемость детей со средней массой.

Движущий отбор благоприятствует изменению среднего значения признака в измененных условиях среды. Он обусловливает постоянное преобразование приспособлений видов соответственно изменениям условий существования. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу. При длительном изменении внешней среды, преимущественно в жизнедеятельности и размножении, может появиться часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Это приведет к изменению генетической структуры, возникновению эволюционно новых приспособлений и перестройке организации вида. Одним из примеров этой формы отбора является потемнение окраски бабочки березовой пяденицы в развитых индустриальных районах Англии. В сельскохозяйственных районах распространены светлоокрашенные формы, а вблизи промышленных центров кора деревьев становится темной из-за исчезновения лишайников, поэтому там преобладает форма темноокрашенных бабочек.

Дизруптивный отбор действует в разнообразных условиях среды, встречающихся на одной территории, и поддерживает несколько фенотипически различных форм за счет особей со средней нормой. Если условия среды настолько изменились, что основная масса вида утрачивает приспособленность, то преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. Такие формы быстро размножаются, и на основе одной группы формируется несколько новых. Основной результат этого отбора заключается в наличии нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп, как бы разрывающих популяцию.

Следует отметить, что перечисленные типы отбора очень редко встречаются в чистом виде. Как правило, в живой природе наблюдаются сложные, комплексные типы отбора, и необходимы особые усилия, чтобы выделить из них более простые типы.

· В качестве элементарного проявления процесса эволюции СТЭ рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции.

Популяция – это совокупность особей одного вида, населяющая некоторую территорию, относительно изолированная от других и обладающая определенным генофондом.