какие ароморфозы привели к возникновению рыб
Что такое ароморфоз
Содержание:
Ароморфозом в биологии называют способность живых организмов в процессе эволюции адаптироваться к изменению окружающей среды, при этом значительно повышая свой уровень организации, приобретая новые полезные способности и умения. Ярким примером ароморфоза может служить возникновение шерстного покрова у млекопитающих, что дало им возможность адаптироваться к общему понижению температуры на нашей планете, и в то время как большие и теплолюбивые динозавры вследствие похолодания, попросту вымерли, сумевшие адаптироваться млекопитающие стали доминирующей формой жизни. По сути, ароморфоз – это главное направление в эволюции и детальное изучение его помогает ученым более детально проследить все основные этапы эволюции живых существ.
Также помимо этого в эволюции известны такие трансформации, как идиоадаптация и дегенерация. Идиоадаптация – небольшое усовершенствование в рамках одного вида, в то время как ароморфоз – это качественный скачок на более высокий уровень. Дегенерация же наоборот обратный процесс в эволюции, переход на более низкий уровень.
Значение в биологии
Формирование ароморфоза – очень длинный процесс, порой длящийся сотнями тысяч лет. Тем не менее его значение очень велико, ведь благодаря ему живые существа развиваются. В основе этого развития стоят такие биологические механизмы, как наследственность (приобретенные положительные гены от родителей передаются их детям), так и естественный отбор, когда особи, не поддающиеся воздействию ароморфоза, вымирают (помним про динозавров). Далее детально разберем, какие есть виды ароморфозов.
Примеры в органическом мире
Прежде всего, ароморфозы сыграли большую роль в эволюции органического мира, и самым первым и важным тут является ароморфоз образования многоклеточных организмов, которые в ходе эволюции стали доминировать над более примитивными одноклеточными. По времени это произошло в архейскую эру, то есть около 4 миллиарда (плюс минус пару миллионов) лет назад.
Также к весьма важному ароморфозу органического мира можно отнести и половое деление клеток, как и половое размножение в целом. Именно благодаря ему, все мы, как люди, так и животные, разделены на полы.
Примеры у растений
Одним из важнейших ароморфозов в эволюции растений, пожалуй, является возникновение у них явления фотосинтеза – процесса преобразования энергии света в энергию химических связей. По времени этот ароморфоз можно отнести к началу палеозойской эры, когда растения и живые организмы постепенно стали осваивать сушу (вы ведь помните, что жизнь на Земле зародилась в воде).
Также стоит отметить важный ароморфоз у растений, произошедший в силурийский период палеозойской эры (443 миллиона лет назад) – появление первых споровых, риниофитов. Они были первыми растениями, тело которых было представлено побегом, а не талломом (как у подводных водорослей), по сути это были уже первые полноценные наземные растения нашей планеты. Благодаря им, атмосфера Земли пополнилась кислородом и стала пригодной для обитания и первых наземных животных.
Далее перечислим другие не менее важные ароморфозы у высших растений, произошедшие за долгие миллионы лет эволюции:
Примеры у земноводных
Ученные до сих спорят о происхождение земноводных, но согласно наиболее популярной теории, они ведут свое начало от кистеперых рыб, являющихся далекими предками современных амфибий. И согласной этой же теории, самым важным ароморфозом, который позволил первым земноводным осваивать сушу, было развитие у них легких, позволяющих дышать кислородом.
Помимо этого можно отметить и другие не менее важные ароморфозы древних земноводных, а именно:
Примеры у пресмыкающихся
Пресмыкающиеся, появившиеся следом за земноводными, по сути, были следующим этапом в освоении животными наземной жизни. Это были первые, уже полноценные наземные животные, дышащие исключительно легкими и исключительно кислородом.
Среди важных ароморфозов, которые позволили древним пресмыкающимся вытеснить древних земноводных можно отметить:
Впоследствии от первых пресмыкающихся произошли гигантские динозавры, ставшие на долгие миллионы лет подлинными хозяевами нашей планеты.
Примеры у птиц
Первые птицы на Земле появились в Юрский период мезозойской эры (200 миллионов лет назад). Первым предком всех пернатых был такой себе археоптерикс, по мнению ученых занимающий промежуточное положение между пресмыкающимися и собственно птицами.
Археоптерикс еще не умел летать, а только лишь планировать с ветки на ветку, но, несмотря на это он дал начало развития рода птиц. Само же развитие сопровождалось важными ароморфозами, позволившими птицам, наконец-таки подняться в небо. Приведем основные ароморфозы, которые привели к появлению птиц:
Примеры у рыб
Если брать во внимание, то, что жизнь наша зародилась в воде, и рыбы, по сути, являются древнейшими (не считая водоросли, планктон и прочие одноклеточные организмы) представителями жизни на Земле, они те не менее в процессе своей эволюции также прошли через ряд важных ароморфоз, среди которых можно отметить:
Примеры у млекопитающих
Важным ароморфозом животных млекопитающих, уже упоминавшемся нами в начале статьи стало развитие у них шерстяного покрова, равно как и приобретение постоянной температуры тела, что позволило млекопитающим приспособится к более холодному климату умеренных широт. Также можно отметить и такие важные ароморфозы как развитие легких, кровеносной системы, головного мозга, кормление детенышей молоком матери.
Отдельно можно отметить ароморфозы, которые обеспечили теплокровность млекопитающим, это:
Примеры у насекомых
Насекомые, самые мелкие (не считая микробов, разумеется) обитатели нашей планеты также в процессе эволюции проходи через свои различные ароморфозы, правда не так интенсивно, как другие животные, например, те же тараканы вообще никак не видоизменялись еще со времен динозавром. Тем не менее, может отметить следующие ароморфозы у насекомых:
Видео
И в завершение старое видео о том, как происходит ароморфоз.
Основные ароморфозы позвоночных животных
В таблице представлены основные ароморфозы классов позвоночных животных.
Материал составлен с помощью источника: https://studarium.ru/article/65
Просмотр содержимого документа
«Основные ароморфозы позвоночных животных»
Появление челюстей и черепа
Образуются предшественники конечностей, плавники, парные придатки тела, обособленные от туловища и головы, приводимые в движение мускульной силой.
Редукция хорды и формирование костного позвоночника
У рыб хорда редуцируется, на ее месте формируется позвоночник. У хрящевых рыб позвоночник в течение всей жизни имеет хрящевое строение, а у костных рыб позвоночник окостеневает: он представлен костной тканью.
Появление конечности пятипалого типа
У ранее обсуждаемой нами рыбы латимерии (целоканта) плавники напоминали конечность пятипалого типа. У земноводных они преобразовываются в скелет передней и скелет задней конечностей, которые мы обсудим в данной статье подробно.
Мышцы дифференцируются (делятся) на мышечные пучки, становятся возможны более сложные и точные движения.
Легкие земноводных представлены в виде тонкостенных мешков, относительно небольшого объема.
Трехкамерное сердце и второй (легочный) круг кровообращения
Появление шейного и крестцового отделов позвоночника
Благодаря появлению шейного отдела становится возможным поворот головы, что было невозможным для рыб.
У рыб и земноводных оплодотворение было наружным, малоэффективным, с небольшой вероятностью встречи половых клеток. При внутреннем оплодотворении, которое появляется у рептилий, семенная жидкость самца со сперматозоидами вводится непосредственно в половые пути самки, что значительно увеличивает вероятность встречи мужских и женских гамет.
Кожа пресмыкающихся сухая, практически лишена желез (которых так много у земноводных). Верхние слои эпителия ороговевают, на поверхности кожи формируются роговые чешуйки. Эта защита необходима от пересыхания, помогает эффективнее удерживать воду в организме.
Ячеистые легкие и грудная клетка
У пресмыкающихся происходит усложнение строения дыхательной системы: появляются ячеистые легкие, обеспечивающие более эффективный газообмен. Кожное дыхание (доминировавшее у амфибий) у пресмыкающихся сведено к минимуму или отсутствует вовсе.
Неполная перегородка в сердце
Тем не менее, над перегородкой кровь смешанная, так что пресмыкающиеся, как и земноводные, относятся к пойкилотермным (холоднокровным) животным.
Кора больших полушарий
У пресмыкающихся впервые возникают зачатки новой коры головного мозга, совершенствуется воспринимающая и интегрирующая функции головного мозга. Становится возможным более сложное поведение.
Опахало состоит из бородок 1-ого порядка, которые крепятся напрямую к стержню и бородок 2-ого порядка, расположенных на бородках 1-ого порядка.
Маховые перья растут по краю крыла, именно они поддерживают птицу во время полета. Рулевые перья являются продолжением хвоста у большинства птиц, играют важную роль при изменении направления полета. Покровные крылья формируют характерный обтекаемый контур птицы, за счет чего и получили свое название.
Полное разделение кругов кровообращения и четырехкамерное сердце
У птиц имеется полная перегородка в сердце, разделяющая его камеру на два изолированных желудочка. Кровь больше не смешивается: два круга кровообращения полностью отделены друг от друга.
Уровень обмена веществ становится гораздо выше, чем у земноводных и пресмыкающихся, что проявляется в приобретении птицами теплокровности (гомойотермии). Температура тела птиц более не зависит от окружающей среды, они могут осваивать среды обитания с низкими температурами.
Двойное дыхание и губчатые легкие
Для птиц характерны более сложноустроенные губчатые легкие, дыхательная площадь которых превышает площадь ячеистых легких пресмыкающихся. Газообмен в них происходит с большей эффективностью.
Полная перегородка в сердце и разделение кругов кровообращения
У млекопитающих в сердце возникает полная перегородка: кровь не смешивается, два круга кровообращения полностью отделены друг от друга. Это значительно повышает уровень обмена веществ: температура тела млекопитающих более не зависит от температуры окружающей среды, они приобретают теплокровность (гомотермию).
Развитие коры головного мозга
Развитие коры больших полушарий (КБП), центра высшей нервной деятельности, достигает пика. Такое сильное развитие КБП обеспечивает возникновение сложного поведения, облегчает формирование условных рефлексов, способствуя повышению выживаемости вида.
Матка и молочные железы, забота о потомстве
Возникновение волосяного покрова
Волосяной покров помогает более эффективно сохранять тепло, обеспечивая термоизоляцию организму животного. Часть млекопитающих утратила волосяной покров, в связи со вторичноводным образом жизни: они избрали своей средой обитания моря, океаны, где волосяной покров явно был бы лишним и создавал ненужное трение о воду.
По выполняемой функции зубы делятся на резцы, клыки, предкоренные и коренные зубы. У некоторых групп животных, к примеру, у грызунов, резцы приобретают способность к неограниченному росту. Часто хищники имеют хорошо развитые клыки: тигры, львы.
Подготовка к ЕГЭ. Таблица «Основные ароморфозы и адаптации к среде обитания позвоночных животных»
Основные ароморфозы и адаптации к среде обитания позвоночных животных
· Редукция хорды и формирование костного позвоночника
· Возникновение замкнутой кровеносной системы с одним кругом в сочетании с жаберным дыханием
· Появление черепа — костное вместилище головного мозга и органов чувств, которое надежно защищает эти структуры нервной системы.
Приспособления у рыб к водному образу жизни:
Обтекаемая форма тела – снижает трение при движении в воде
Чешуя. Выполняет защитную функцию. Благодаря черепицеобразному ее расположению, также снижается трение.
Слизь на чешуе – снижает трение, защита.
Плавники – для оптимального движения в воде. Среди плавников выделяют парные (брюшные, грудные) и непарные (анальные, хвостовые, спинные). Парные плавники расположены симметрично, имеют одинаковый размер и форму. Самые развитые мышцы и плавники это хвостовые. Именно за счет них рыба двигается. Остальные плавники нужны для маневрирования и равновесия.
Боковая линия – орган чувств, позволяющий рыбе определить направление течения и его скорость. Проходит вдоль всего тела сбоку.
Плавательный пузырь – это пузырь с воздухом, который позволяет рыбе менять глубину погружения. Если пузырь увеличивается в объеме, общая плотность рыбы падает, и она всплывает, и наоборот, при уменьшении пузыря, плотность рыбы увеличивается, и рыба погружается. Объем пузыря увеличивается, когда газы поступают из крови в пузырь, и уменьшается, когда из пузыря поступают в кровь. Плавательный пузырь отсутствует у придонных рыб, таких как скат и у акул, камбалы.
Жабры. Орган дыхания, который фильтрует воду и всасывает из нее кислород.
Класс Земноводные или Амфибии
Адаптации к наземному образу жизни
· Появление парных, пятипалых конечностей, представляющих собой систему рычагов с шарнирными суставами и предназначенных для передвижения по суше
· Возникновение мешковидных легких
· Второй (легочный) круг кровообращения
· Появление шейного отдела в позвоночнике, обеспечивший движение головы, и крестцового отдела, места прикрепления тазового пояса
· Появление среднего уха, век, хоан.
· Возникновение барабанной перепонки
· Прогрессивное развитие нервной системы
Появление конечностей рычажного типа
Какие приспособления к условиям окружающей среды появились у земноводных в связи с их выходом на сушу?
Земноводные ведут водный и наземный образ жизни. В связи с этим у них сформировались такие особенности строения и физиологии, как:
1) покрытая слизью кожа, в которой растворяется атмосферный кислород при дыхании;
2) рычажные конечности для передвижения по суше;
3) чётко дифференцированный на отделы скелет;
4) лёгкие для атмосферного дыхания;
5) два круга кровообращения и трёхкамерное сердце, обеспечивающие частичное разделение крови на венозную и артериальную;
6) появляется среднее ухо, закрытое снаружи барабанной перепонкой.
· Ороговение верхнего слоя эпидермиса, препятствующего испарению воды — сухая чешуйчатая кожа
· Появление в желудочке сердца неполной перегородки.
· Усложнение легких и дыхательных путей в результате исчезновения кожного дыхания- ячеистые легкие
· Наличие межрёберных мышц
В ходе завоевания суши пресмыкающиеся приобрели ряд адаптации:
Тело подразделяется на голову, шею, туловище, хвост и пятипалые конечности.
Кожа сухая, лишена желез и покрыта роговым покровом, защищающим тело от высыхания. Рост животного сопровождается периодической линькой.
Скелет прочный, окостеневший. Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Плечевой и тазовый пояса конечностей укреплены и связаны с осевым скелетом. Развиты ребра и грудная клетка.
Мускулатура более дифференцирована, чем у земноводных. Развиты шейные и межреберные мышцы, подкожная мускулатура. Движения отделов тела более разнообразные и быстрые.
Пищеварительный тракт более длинный, чем у земноводных, и четче дифференцирован на отделы. Пища захватывается челюстями, имеющими многочисленные острые зубы. Стенки ротовой полости и пищевода снабжены мощной мускулатурой, которая проталкивает крупные порции пищи в желудок.
Органы дыхания —легкие — имеют большую дыхательную поверхность за счет ячеистого строения. Развиты воздухопроводящие пути — трахея, бронхи, в которых воздух увлажняется и не иссушает легкие. Вентиляция легких происходит путем изменения объема грудной клетки посредством сокращения межреберных мышц.
Сердце трехкамерное, однако в желудочке имеется неполная продольная перегородка, препятствующая полному смешиванию артериальной и венозной крови. Большая часть тела пресмыкающихся снабжается смешанной кровью с преобладанием артериальной, поэтому интенсивность обмена выше, чем у земноводных. Однако пресмыкающиеся, так же как рыбы и земноводные, являются пойкилотермными (холоднокровными) животными, температура тела которых зависит от температуры среды обитания.
Органы выделения —тазовые почки. По мочеточникам моча оттекает в клоаку, а из нее — в мочевой пузырь. В нем вода дополнительно отсасывается в кровеносные капилляры и возвращается в организм, после чего моча выводится наружу. Конечный продукт азотистого обмена, выводимый с мочой, — мочевая кислота.
Головной мозг имеет больший относительный размер, чем у земноводных. Лучше развиты большие полушария переднего мозга с зачатками коры и мозжечок. Формы поведения пресмыкающихся более сложные. Органы чувств лучше приспособлены к наземному образу жизни.
Оплодотворение только внутреннее. Яйца, защищенные от высыхания кожистой или скорлуповой оболочкой, рептилии откладывают на суше. Зародыш в яйце развивается в водной оболочке. Развитие прямое.
1.В чем проявляется усложнение организации пресмыкающихся по сравнению с земноводными? Укажите не менее 4-х признаков, укажите их значение.
1. Оплодотворение внутреннее, можно размножаться без воды.
2. Размножаются с помощью богатых желтком яиц, покрытых пергаментной оболочкой (размножение на суше).
3. Сухая кожа без желез препятствует потере воды.
4. Увеличивается дыхательная поверхность легких, позволяет улучшить снабжение тела кислородом.
5. Неполная перегородка в желудочке уменьшает смешивание крови, к органам поступает более богатая кислородом кровь.
2.Ящерицы являются типичными обитателями пустынь. Благодаря каким особенностям внешнего строения, жизнедеятельности и поведения им удалось освоить столь малопригодные для жизни условия? Свой ответ аргументируйте.
1) сухая (без желез) кожа, покрытая роговой чешуей,
2) не испаряет воду и служит защитой от прямых солнечных лучей;
3) конечный продукт обмена белков – мочевая кислота;
4)мочевая кислота малорастворима в воде, её выделение позволяет сохранить воду;
5) активны в прохладное время суток;
6) это позволяет сидеть в жаркое время в норе и не перегреваться
• -Совершенствование центральной нервной системы
• -Появление перьевого покрова и формирование крыльев.
• -Появление легочных мешков, двойное дыхание.
• —Губчатые легкие. Газообмен в них происходит с большей эффективностью.
• -Увеличение запаса питательных веществ в яйце, известковая скорлупа
• -Значительное развитие органов зрения и слуха.
• -Наличие теплокровности и значительное увеличение интенсивности обмена веществ.
Какие существуют признаки приспособленности птиц к полету?
1. Облегченный скелет и снижение его массы: полые кости с воздушными мешками, часть костей срастаются воедино – пряжка (сросшиеся кости кисти), цевка (сросшиеся кости стопы).
2. Череп образован полностью срощенными, без швов, костями.
3. Снижение общей массы тела, что важно для полета: нет зубов, нет мочевого пузыря, непарный яичник у самок.
5. Воздушные мешки и связанное с ними двойное дыхание, повышают интенсивность обмена веществ, необходимую для полета.
Короткий кишечник, это возможность опорожнения в полете.
Обтекаемая форма тела
Летательные мышцы содержат большое количество миоглобина.
1.Приспособленность скелета птиц к полету. Указать не менее 4-х признаков.
1) Для облегчения скелета кости полые, наполнены воздухом (воздушными мешками).
2) Для облегчения скелета уменьшено количество костей, особенно в крыльях и ногах.
3) Имеется киль для прикрепления мощных летательных мышц.
4) Передние конечности превратились в крылья поэтому приходится ходить на двух ногах. Чтобы доставать до земли, большие птицы имеют длинную гибкую шею.
5) Поясничные позвонки для создания хорошей опоры срослись между собой, с крестцовыми и хвостовыми позвонками, а также с подвздошными костями.
2.Какие ароморфозы позволили птицам широко распространиться в наземно-воздушной среде обитания? Укажите не менее трёх примеров.
1) особенности строения и функций, связанные с полетом: полые кости, превращение передних конечностей в крылья, быстрое переваривание пищи и др.
2) особенности, обеспечившие высокий уровень обмена веществ и теплокровность: 4-х камерное сердце, особое строение органов дыхания, потребление большого количества пищи
3) развитие центральной нервной системы, сложное поведение (перелеты, забота о потомстве.
3.Какие особенности строения дыхательной, выделительной и половой систем сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету ? Объясните их значение.
1) в дыхательной системе – наличие воздушных мешков, что позволяет насыщать легкие и кровь кислородом на вдохе и на выдохе, а также охлаждает тело в полете (уменьшает плотность тела);
2) в выделительной системе – отсутствие мочевого пузыря, что уменьшает массу тела;
3) в половой системе – функционирует только один яичник, второй недоразвит (предотвращает одновременное созревание двух яиц), что уменьшает массу тела
4.Какие особенности в строении скелета сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету ? Приведите не менее четырех особенностей. Ответ поясните.
1) кости тонкие, заполнены воздухом, что облегчает массу тела;
2) срастание многих костей в разных отделах обеспечивает компактность и прочность скелета (в кисти, позвоночнике, стопе);
3) грудина имеет киль, к которому прикрепляются мощные мышцы, обеспечивающие движение крыльев;
4) отсутствие зубов в челюстях облегчает массу тела
· Развитие больших полушарий и коры головного мозга
· Исключением являются представители подкласса первозвери (инфракласс клоачные), у которых соединяются признаки млекопитающих и древних рептилий, — они откладывают яйца
· Выкармливание детенышей молоком
· Приобретение постоянной температуры тела
· Полное разделение венозного и артериального потоков крови, когда все тело снабжается именно артериальной кровью.
· Наличие альвеолярных легких, которые имеют большую поверхность газообмена. Они увеличивают интенсивность обмена веществ.
· Появление шерстяного покрова и подкожной жировой клетчатки, обеспечивающей сохранение тепла.
· Волосяной покров . Он может быть сплошным, как у медведя, или почти редуцированным, как у человека. Волосы делятся на следующие типы. Остевые волосы — грубые, прямые, длинные (например, у оленей). Пуховые или пух (подшерсток) — тонкие, извитые (у кротов). Эти два типа могут сочетаться (нутрии, куницы). Наконец, чувствительные волосы (вибриссы), или усы — жесткие, длинные, иногда заметно выступающие над шерстью, выполняющие осязательную функцию. Обычно вибрисы растут на голове (как, например, у котов), но бывают и на лапах (сумчатые).
· Пять видов желез : сальные, потовые, млечные (видоизменение потовых), пахучие, серные.
· Наружное ухо и наружный слуховой проход у большинства видов.
· Безъядерные эритроциты с вогнутыми внутрь боковыми поверхностями. Это позволило увеличить количество клеток, «стискивать» их плотнее, и значит, дать организму больше кислорода, активизировать метаболизм.
1.Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция млекопитающих?
1) Теплокровность, 4-х камерное сердце,
2) появление альвеолярных легких,
3) развитие коры головного мозга (обеспечившей широкую адаптацию млекопитающих к условиям окружающей среды. Это привело к усложнению поведения, быстрому формированию условных рефлексов);
4) выкармливание детенышей молоком,
5) появление многослойной кожи, богатой железами.
— возникновение волосяного покрова, сальных и потовых желез, обеспечивших наряду с кожным кровоснабжением терморегуляцию организма и поддержание постоянной температуры тела;
— внутриутробное развитие, возникновение и развитие органов для вынашивания и вскармливания плода – матки и молочных желез;
— возникновение мышечной диафрагмы, что обеспечило более интенсивное дыхание и газообмен
2.У позвоночных животных в связи с выходом на сушу возникла эволюционная необходимость кардинально перестроить дыхательную и кровеносную системы . Перечислите, какие ароморфозы в строении дыхательной и кровеносной систем позволяли животным улучшать усвоение и транспорт кислорода при переходе к каждому следующему классу. Перечислите не менее четырёх ароморфозов.
1) У земноводных впервые сформировались лёгкие и появился второй круг кровообращения, однако лёгкие были плохо развиты, а артериальная и венозная кровь смешивались в желудочке, поэтому была велика роль газообмена через покровы.
2) У рептилий в лёгких появились складки, увеличившие площадь поверхности лёгких, а в желудочке сердца появилась перегородка, частично уменьшившая смешение артериальной и венозной крови. Это позволило полностью отказаться от газообмена через покровы.
3) У птиц лёгкие имеют пористую структуру и воздушные мешки, что позволяет увеличить эффективность газообмена в лёгких. Кроме того, у птиц полностью разделены желудочки сердца и круги кровообращения, что позволило им активизировать метаболизм по сравнению с рептилиями и перейти к теплокровности.
4) У млекопитающих по сравнению с рептилиями в связи с альвеолярным строением лёгких ещё больше увеличилась эффективность газообмена. При этом так же как и у птиц, у млекопитающих полностью разделены круги кровообращения, что также позволило развить теплокровность в ходе эволюции.