К палеонтологическим доказательствам эволюции относят остаток третьего века: К палеонтологическим доказательствам эволюции относят 1) остаток третьего века у человека 2) - Управленческое образование

Содержание

44. Доказательства эволюции

	41. О возникновении папоротников сотни миллионов лет назад свидетельствует: 1) существование травянистых и древесных форм; 2) многообразие их видов; 3) наличие их отпечатков и окаменелостей: 4) их размножение корнями.
	42. Что служит доказательством исторического развития растений? 1) появление хлорофилла, возникновение фотосинтеза; 2) изменение условий окружающей среды; 3) клеточное строение растений; 4) наличие «живых ископаемых», переходных форм.
	43. Филогенетический ряд лошади относят к доказательствам эволюции: 1) эмбриологическим; 2) палеонтологическим; 3) физиологическим; 4) генетическим.
	44. филогенетические ряды — это: 1) виды различных организмов, обитающих на определенной территории; 2) ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции; 3) популяции, входящие в состав вида; 4) организмы, образующие популяции.
	45. Биогеографические доказательства эволюции основываются на изучении: 1) переходных форм; 2) филогенетических рядов; 3) материковой и островной флоры и фауны; 4) форм взаимодействия организмов в биоценозах.
	46. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят: 1) ископаемые остатки; 2) рождение людей с увеличенным числом хвостовых позвонков; 3) волосяной покров человеческого зародыша; 4) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих.
	47. Наличие хвоста у зародыша человека на ранней стадии развития свидетельствует о: 1) возникших мутациях: 2) проявлении атавизма; 3) нарушении развития плода в организме; 4) происхождении человека от животных.
	48. Установите соответствие между утверждением и доказательством эволюции, которому оно соответствует. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА: 1) эмбриологические; 2) сравнительно-анатомические.
	— онтогенез человека, как и шимпанзе, начинается с зиготы
	— крыло птицы и лапа крота — гомологичные органы
	— в стаде лошадей возможно появление трёхпалых особей
	— зародыш млекопитающего имеет жаберные щели
	— все позвоночные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы.
	49. Установите соответствие между примером и видом сравнительно-анатомических доказательств эволюции, к которому его относят. ВИДЫ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ: 1) гомологичные органы; 2) аналогичные органы.
	— ходильные конечности рака и ложноножки гусеницы
	— чешуя ящерицы и перо птицы
	— глаза осьминога и собаки
	— крылья птицы и стрекозы
	— ноги бабочки и жука
	— когти кошки и ногти обезьяны.
	— усы таракана и рыбы сома
	— зубы акулы и кошки
	— нос обезьяны и хобот слона
	50. Гомологичными считают органы, 1) сходные по происхождению; 2) выполняющие сходные функции: 3) не имеющие общего плана строения; 4) различные по происхождению
	51. Какую группу доказательств эволюции составляют гомологичные органы? 1) эмбриологических; 2) палеонтологических; 3) сравнительно-анатомических; 4) генетических.
	52. Какие из перечисленных органов являются гомологами передних конечностей лошади? 1) щупальца осьминога; 2) ласты пингвина; 3) крылья бабочки; 4) клешни рака.
	53. Гомологичные органы: 1) крыло бабочки и крыло птицы; 2) крыло птицы и крыло летучей мыши; 3) крыло летучей мыши и хвостовой плавник рыбы; 4) хвостовой плавник рыбы и кита.
	54. К гомологичным органам следует отнести: 1) лапу тигра и конечность мухи; 2) глаза человека и глаза паука; 3) крыло бабочки и крыло летучей мыши; 4) чешую змеи и перья птиц.
	55. Гомологичными органами не являются: 1) хвост бобра и хвост тушканчика; 2) рука человека и передняя конечность лошади; 3) глаз обезьяны и глаз осьминога: 4) ухо летучей мыши и ухо волка.
	56. Аналогичные органы: 1) выполняют сходные функции и имеют общее происхождение; 2) выполняют сходные функции и не имеют общего происхождения; 3) выполняют разные функции, но имеют общее происхождение; 4) выполняют разные функции и имеют разное происхождение.
	57. Аналогичными органами являются: 1) конечности летучей мыши и кита; 2) крыло бабочки и птицы; 3) лапы кошки и крота; 4) крыло птицы и летучей мыши.
	58. Установите соответствие между особенностью строения организма человека и видом сравнительно-анатомических доказательств его эволюции. ВИДЫ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ: 1) атавизмы; 2) рудименты.
	— развитие хвоста
	— аппендикс
	— копчик
	— густой волосяной покров на теле
	— многососковость
	— складка мигательной перепонки
	59. Органы, утратившие свою первоначальную функцию в ходе эволюции, называют: 1) атавизмами; 2) рудиментами; 3) гомологичными; 4) аналогичными.
	60. Рудиментарные органы — пример доказательств эволюции 1) эмбриологических; 2) сравнительно-анатомических; 3) палеонтологических; 4) биогеографических.
	61. К рудиментам относят тазовые кости в скелете: 1) рыб; 2) змей; 3) птиц; 4) собаки.
	62. К рудиментам относят: 1) ушные мышцы человека; 2) пояс задних конечностей кита; 3) слаборазвитый волосяной покров на теле человека: 4) жабры у эмбрионов наземных позвоночных; 5) многососковость у человека; 6) удлиненные клыки у хищников.
	63. Остаток третьего века в углу глаза человека — пример: 1) рудимента; 2) аналогичного органа; 3) атавизма; 4) гомологичного органа
	64. К рудиментарным органам человека относят: 1) трахею; 2) копчик; 3) лопатку; 4) ушные раковины
	65. Какой из перечисленных признаков человека относят к атавизмам: 1 ) рождение человека с удлиненным хвостовым отделом; 2) расчленение тела на отделы; 3) дифференциация зубов; 4) наличие грудной и брюшной полостей тела.
	66. Развитие у отдельных людей большого числа сосков — пример: 1) ароморфоза; 2) рудимента; 3) атавизма; 4) идиоадаптации.

Тест с ответами: “Макроэволюция” | Образовательный портал

1. О чем можно узнать, изучая находки отпечатков и окаменелостей растений в древних пластах Земли:
а) об историческом развитии растений +
б) о сезонных изменениях в жизни растений
в) об индивидуальном развитии растений

2. Своеобразие флоры и фауны океанических островов, удалённых от материков, – доказательства эволюции:
а) морфологические
б) биогеографические +
в) сравнительно-анатомические

3. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят:
а) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих
б) наличие ископаемых остатков
в) развитие обильного волосяного покрова у зародыша человека +

4. У человека к рудиментарным относят зубы:
а) малые коренные
б) резцы
в) мудрости +

5. К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят:
а) сходство островной и материковой флоры и фауны
б) наличие рудиментов, атавизмов
в) наличие окаменелостей переходных форм +

6. Историческое развитие вида и более крупных таксономических групп, охватывающее большие промежутки времени; надвидовая эволюция:
а) микроэволюция
б) макроэволюция +
в) экоэволюция

7. Сходство зародышей рыб и земноводных животных на этапах зародышевого развития является доказательством:
а) сравнительно-анатомическим
б) палеонтологическим
в) эмбриологическим +

8. К палеонтологическим доказательствам эволюции относится:
а) обнаружение скелетов динозавров +
б) наличие гомологичных органов у разных групп животных
в) сходство устройства геномов разных групп животных

9. Одним из доказательств эволюции организмов может служить:
а) обтекаемость формы тела у водных животных
б) жаберное дыхание ракообразных и рыб
в) сходство зародышей хордовых на ранних стадиях развития +

10. Появление какого признака у человека относят к атавизмам:
а) дифференциации зубов
б) многососковости +
в) шестипалой конечности

11. Наличие копчиковых позвонков у человека относится к доказательствам эволюции:
а) сравнительно-анатомическим +
б) биогеографическим
в) палеонтологическим

12. Примером общей дегенерации является отсутствие:
а) хвоста у лягушки
б) пищеварительной системы у бычьего цепня +
в) чешуи у сома

13. Возрастание численности серой вороны в населённых пунктах — пример:
а) биологического прогресса +
б) ароморфоза
в) биологического регресса

14. В результате макроэволюции образовался:
а) вид — таракан чёрный
б) сорт — фикус Бенджамина
в) тип Хордовые +

15. Большое разнообразие видов галапагосских вьюрков — это результат:
а) идиоадаптации +
б) дегенерации
в) ароморфоза

16. Пример идиоадаптации:
а) возникновение полового процесса у растений
б) формирование разнообразной формы тела у рыб +
в) образование плодов у покрытосеменных растений

17. Частные морфологические изменения, обеспечивающие приспособленность организмов к определённым условиям среды:
а) ароморфоз
б) дегенерация
в) идиоадаптация +

18. Приспособленность травянистых растений к жизни в тундре заключается в:
а) повышенном содержании хлорофилла в клетках листьев
б) образовании плодов и семян в короткие сроки +
в) уменьшении числа листьев в связи с наличием в почве избытка воды

19. Какое значение в жизни бабочки Павлиний глаз имеют яркие пятна на крыльях:
а) поглощение солнечных лучей
б) слияние с окружающей средой
в) отпугивание врагов +

20. Развитие растений экосистемы луга в разные сроки — это приспособление к:
а) поглощению углекислого газа
б) совместному обитанию +
в) сохранению влаги

21. Биологическим фактором, обеспечивающим развитие мышления и трудовой деятельности человека на раннем этапе эволюции, считают:
а) прогрессивное развитие мозга +
б) появление четырехкамерного сердца
в) усиление легочного дыхания

22. Под воздействием биологических и социальных факторов происходила эволюция предков:
а) пресмыкающихся
б) человека +
в) млекопитающих

23. К социальным факторам антропогенеза относят:
а) прямохождение
б) борьбу за существование
в) появление речи +

24. Череп человека отличается от черепа других млекопитающих:
а) наличием швов между костями мозговой части
б) более развитой мозговой частью +
в) строением костной ткани

25. Сходство человека и млекопитающих животных свидетельствует об их:
а) конвергентном сходстве
б) происхождении от разных предков
в) родстве и общем плане строения +

26. Прямохождение у предков человека способствовало:
а) появлению речи
б) освобождению руки +
в) усилению обмена веществ

27. Остаток третьего века в углу глаза человека – пример:
а) рудимента +
б) аналогичного органа
в) атавизма

28. Увеличение размеров мозгового отдела черепа у человека, по сравнению с лицевым способствовало:
а) редукции волосяного покрова
б) использованию животной пищи
в) развитию мышления +

29. К рудиментарным органам человека относят:
а) копчик +
б) лопатку
в) трахею

30. Какое значение имело приобретение людьми негроидной расы темного цвета кожи:
а) усиление обмена веществ
б) предохранение от ультрафиолетовых лучей +
в) улучшение дыхательной функции кожи

«Доказательства эволюции органического мира»

Камалова З. О., учитель биологии.

Методическая разработка «Тест «Доказательства эволюции 11 класс в форме ЕГЭ профиль»

Цель. Систематизировать и обобщить знания по теме «Доказательства эволюции органического мира»

Задачи.

Проверить уровень усвоения материала
Развивать умения сравнивать, анализировать, делать выводы
Развивать умения работать с тестами
Воспитывать ответственное отношение к обучению

1. Ход работы. Выполните тест

1. Задание 0 № 9101 Взаимосвязь онтогенеза и филогенеза отражает закон

1) биогенетический

2) расщепления

3) сцепленного наследования

4) независимого наследования

2. Задание 0 № 9102 Палеонтологическим доказательством эволюции служит

1) отпечаток раковины моллюска

2) видовое разнообразие рыб

3) приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

4) наличие раковины у моллюсков

3. Задание Эмбриологическим доказательством эволюции позвоночных животных служит развитие зародыша из

1) зиготы

2) соматической клетки

3) споры

4) цисты

4. Задание 0 № 9104 Гомологичными считают органы

1) сходные по происхождению

2) утратившие свои функции

3) приспособленные к движению

4) различные по происхождению

5. Задание 0 № 9105 Остаток третьего века в углу глаза человека — пример

1) рудимента

2) аналогичного органа

3) атавизма

4) гомологичного органа

6. Задание 0 № 9106 Появление какого признака у человека относят к атавизмам

1) аппендикса

2) шестипалой конечности

3) многососковости

4) дифференциации зубов

7. Задание К рудиментарным органам человека относят

1) трахею

2) копчик

3) лопатку

4) ушные раковины

8. Задание Органы, которые выполняли определённую функцию у предков, но недоразвиваются у потомков, называют

1) атавизмами

2) рудиментами

3) гомологичными

4) аналогичными

9. Задание 0 № 9109 Рудиментарные органы — пример доказательств эволюции

1) эмбриологических

2) палеонтологических

3) сравнительно-анатомических

4) биогеографических

10. Задание 0 № 9110 Органы, утратившие свою первоначальную функцию в ходе эволюции, называют

1) атавизмами

2) рудиментами

3) гомологичными

4) аналогичными

11. Задание 0 № 9111 Какую группу доказательств эволюции составляют гомологичные органы

1) Эмбриологических

2) Палеонтологических

3) Сравнительно-анатомических

4) Генетических

12. Задание 0 № 9112 У человека к рудиментарным относят зубы

1) резцы

2) малые коренные

3) большие коренные

4) мудрости

13. Задание 0 № 9113 К эмбриологическим доказательствам эволюции относят

1) наличие ископаемых остатков

2) случаи рождения людей с увеличенным числом хвостовых позвонков

3) волосяной покров человеческого зародыша

4) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих

14. Задание 0 № 9114 Развитие у отдельных людей большого числа сосков — пример

1) ароморфоза

2) рудимента

3) атавизма

4) идиоадаптации

15. Задание 0 № 9115 Наличие хвоста у зародыша человека на ранней стадии развития свидетельствует о

1) возникших мутациях

2) проявлении атавизма

3) нарушении развития плода в организме

4) происхождении человека от животных

16. Задание 0 № 9116 Приведите пример палеонтологических доказательств эволюции

1) отпечаток археоптерикса

2) видовое разнообразие организмов

3) приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

4) наличие раковин у моллюсков

17. Задание О чем можно узнать, изучая находки отпечатков и окаменелостей растений в древних пластах Земли

1) о сезонных изменениях в жизни растений

2) об историческом развитии растений

3) об индивидуальном развитии растений

4) об особенностях фотосинтеза у древних растений

18. Задание 0 № 11473 Развитие многоклеточных организмов из зиготы служит доказательством

1) происхождения многоклеточных организмов от одноклеточных

2) приспособленности организмов к среде обитания

3) индивидуального развития растений и животных

4) влияния окружающей среды на развитие организмов

19. Задание 0 № 11673 К палеонтологическим доказательствам эволюции относится

1) обнаружение погребальных построек древних людей

2) наличие гомологичных органов у разных групп животных

3) сходство устройства геномов разных групп животных

4) обнаружение скелетов динозавров

20. Задание 0 № 11723 К биогеографическим доказательствам эволюции относится

1) распространение сумчатых преимущественно в Австралии

2) сходство устройства геномов разных групп животных

3) прохождение эмбрионом человека стадии ланцетника

4) наличие аналогичных органов у разных групп животных

21. Задание 0 № 12098 Одним из доказательств эволюции организмов может служить

1) обтекаемость формы тела у водных животных

2) жаберное дыхание ракообразных и рыб

3) сходство в типах питания грибов и животных

4) сходство зародышей хордовых на ранних стадиях развития

22. Задание 0 № 12252 Доказательством эволюции хордовых может(могут) служить

1) отпечатки трилобитов

2) обнаружение костей мамонта

3) наличие аналогичных органов у летучей мыши и бабочки

4) филогенетический ряд лошади

23. Задание 0 № 12367 Наличие копчиковых позвонков у человека относится к доказательствам эволюции

1) эмбриологическим

2) палеонтологическим

3) биогеографическим

4) сравнительно-анатомическим

24. Задание 0 № 12417 Примером аналогичных органов могут служить

1) крыло летучей мыши и крыло бабочки

2) рука человека и нога лошади

3) роговая чешуя ящерицы и панцирь черепахи

4) нижняя челюсть человека и собаки

25. Задание 0 № 12567 Находки ископаемых останков предков человека относят к доказательствам эволюции

1) биогеографическим

2) эмбриологическим

3) сравнительно-анатомическим

4) палеонтологическим

26. К какой группе доказательств эволюции относят создание филогенетического ряда предков современной лошади?

1) палеонтологическим

2) сравнительно-анатомическим

3) эмбриональным

4) биогеографическим

27.Сходство зародышей человека и позвоночных животных на разных этапах их развития является доказательством эволюции

1) эмбриологическим

2) морфологическим

3) палеонтологическим

4) биогеографическим

28. Задание 0 № 13717 К эмбриологическим доказательствам эволюции относят

1) способность некоторых людей двигать ушами и кожей головы

2) наличие ископаемых остатков

3) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих

4) развитие обильного волосяного покрова у зародыша человека

29. Задание 0 № 13767 К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят

1) сходство зародышей позвоночных животных

2) сходство островной и материковой флоры и фауны

3) наличие окаменелостей переходных форм

4) наличие рудиментов, атавизмов

30. Задание 0 № 14167 Щука, крокодил, тюлень, кит имеют обтекаемую форму тела, так как они

1) дышат растворённым в воде кислородом

2) населяют сходную среду обитания

3) питаются подвижной добычей

4) относятся к одному типу

31. Задание 0 № 14217 В чём сущность биогенетического закона Геккеля — Мюллера?

1) генотип проявляется при взаимодействии фенотипа и среды

2) онтогенез есть краткое повторение этапов эмбриогенеза

3) онтогенез есть краткое повторение филогенеза

4) фенотип проявляется при взаимодействии генотипа и среды

32. Задание 0 № 16006 Примером аналогичных органов можно считать

1) лепестки розы и листья капусты

2) листья паслена и усы гороха

3) шипы розы и кактуса

4) шишку ели и стробил хвоща

33. Задание 0 № 16119 Укажите пример рудиментарных органов.

1) наличие косточек задних конечностей у удава

2) обрубок хвоста у добермана

3) короткие уши дога

4) пятачок у кабана

34. Задание 0 № 16121Какое из растений тратит больше энергии на добывание воды из почвы?

1) кактус

2) саксаул

3) капуста

4) ландыш

35. Сходство зародышей рыб и земноводных животных на этапах зародышевого развития является доказательством

1) биохимическим

2) палеонтологическим

3) сравнительно-анатомическим

4) эмбриологическим

36. Задание 0 № 16355 Органами, имеющими общее анатомо-морфологическое происхождение, являются

1) жабры краба и лёгкие слона

2) ласты моржа и ноги человека

3) крыло бабочки и крыло голубя

4) хвост рака и хвост волка

37. Задание 0 № 16405 Результатом дивергенции становится

1) увеличение количества летальных мутаций

2) появление новых разновидностей и видов

3) усиление внутривидовой борьбы за существование

4) снижение давления естественного отбора

38. Задание Своеобразие флоры и фауны океанических островов, удалённых от материков, — доказательства эволюции

1) палеонтологические

2) сравнительно-анатомические

3) морфологические

4) биогеографические

39. Задание 0 № 17472Выберите среди предложенных вариантов пример палеонтологического доказательства эволюции.

1) сходство строения передней конечности рептилий и земноводных

2) одинаковое строение эмбрионов млекопитающих и рептилий на определённой стадии

3) сходство ДНК земноводных и рептилий

4) существование костей динозавров

40. Задание Выберите среди предложенных вариантов пример сравнительно-анатомического доказательства эволюции.

1) сходство строения передней конечности рептилий и земноводных

2) существование костей динозавров

3) одинаковое строение эмбрионов млекопитающих и рептилий на определённой стадии

4) сходство ДНК земноводных и рептилий

41. Задание 0 № 18419У всех хордовых на ранних стадиях эмбрионального развития существует(ют)

1) теплокровность

2) жаберные щели

3) два круга кровообращения

4) пятипалые конечности

42. Задание 0 № 18470 К палеонтологическим доказательствам эволюции относят

1) сходство зародышей хордовых животных

2) наличие сходных по функциям органов у животных разных классов

3) сходство белков у животных разных классов

4) существование останков растений и животных в виде отпечатков

43. Задание 0 № 18693Биогеографические доказательства эволюции получены в результате изучения

1) филогенетических рядов

2) форм взаимодействия организмов в биоценозах

3) ископаемых переходных форм

4) материковой и островной флоры и фауны

44. Задание 0 № 19079 Примером рудимента можно считать

1) грифельные косточки в ногах лошади 2) отсутствие хвоста у шимпанзе

3) рождение белого воронёнка у серой вороны 4) пятачок у кабана

Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания основных идей Ж.-Б. Ламарка.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПО ЭВОЛЮЦИИ 1.

1. Результатом эволюции является 1) появление новых засухоустойчивых сортов растений 2) возникновение новых видов в изменившихся условиях среды 3) выведение высокопродуктивных пород крупного рогатого скота 4) формирование новых приспособлений к жизни в изменившихся условиях 5) сохранение старых видов в стабильных условиях обитания 6) получение высокопродуктивных бройлерных кур 2. К палеонтологическим доказательствам эволюции относят 1) остаток третьего века у человека 2) отпечатки растений на пластах каменного угля 3) окаменевшие остатки папоротников 4) рождение людей с густым волосяным покровом на теле 5) копчик в скелете человека 6) филогенетический ряд лошади 3. К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относят 1) наличие копчика у человека 2) насекомые внутри янтаря 3) сходство зародышей человека и позвоночных животных 4) рождение людей с густым волосяным покровом на теле 5) существующие переходные формы 6) филогенетический ряд лошади 4. Результатом эволюции является 1) дрейф генов 2) многообразие видов 3) мутационная изменчивость 4) приспособленность организмов к условиям внешней среды 5) повышение организации живых существ 6) борьба за существование 5. Приспособления к жизни в воде, сформировавшиеся в процессе эволюции у китов: 1) превращение передних конечностей в ласты 2) дыхание кислородом, растворенным в воде 3) дыхание кислородом воздуха 4) обтекаемая форма тела 5) развитый толстый подкожный слой жира 6) постоянная температура тела 6. К рудиментам относят 1)ушные мышцы человека 2) пояс задних конечностей кита 3)слаборазвитый волосяной покров на теле человека 4) жабры у эмбрионов наземных позвоночных 5) многососковость у человека 6) удлиненные клыки у хищников 7. К факторам эволюции относят 1) кроссинговер 2) мутационный процесс 3) модификационную изменчивость 4) изоляцию 5) многообразие видов 6) естественный отбор 8. Какие признаки характеризуют движущий отбор? 1) действует при относительно постоянных условиях жизни 2) устраняет особей со средним значением признака 3) способствует размножению особей с измененным генотипом 4) сохраняет особей с отклонениями от средних значений признака 5) сохраняет особей с установившейся нормой реакции признака 6) способствует появлению мутаций в популяции 9. Выберите положения синтетической теории эволюции. 1) единица эволюции — популяция 2) единица эволюции — вид 3) факторы эволюции — мутационная изменчивость, дрейф генов, популяционные волны 4) факторы эволюции — наследственность, изменчивость, борьба за существование 5) формы естественного отбора — движущий и половой 6) формы естественного отбора — движущий, стабилизирующий, дизруптивный

10. К биогеографическим доказательствам эволюции относят 1) Распространение сумчатых в основном в Австралии 2) Обнаружение окаменевших останков динозавров 3) Сходное строение конечностей человека и лягушки 4) Сходство эмбрионов рептилий и птиц 5) Сходство флоры и фауна Северной Америки и Евразии 6) Сходство растительности материковых островов и материков. 11. К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относят 1) рождение трехпалых жеребят у лошадей 2) скелеты динозавров 3) биогенетический закон 4) наличие атавизмов 5) сходство скелета позвоночных животных 6) развитие хвостовых позвонков у человека на ранних этапах развития 12. Примерами внутривидовой борьбы являются 1)поедание щуками особей своего вида 2) опыление цветка насекомыми опылителями 3) забота о потомстве 4) сезонная линька зайца беляка 5) симбиоз осины и подосиновика 6) борьба за самок в период размножения 13. Примерами движущего отбора являются 1) индустриальный меланизм у бабочек 2) сохранение вида в неизменном виде 3) появление новых приспособлений 4) сохранение нормы реакции признака 5) сохранение крайних величин признака 6) появление новых видов 14. При стабилизирующем отборе 1) сохраняются старая норма реакции признака 2) устраняется особи со средним значением признака 3) виды длительное время остаются в неизменном виде 4) всегда образуются новые виды 5) сохраняются особи с крайними формами признака 6) норма реакции признака не меняется 15. Выберите положения эволюционной теории Ч.Дарвина 1) Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы 2) Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе. 3) Единицей эволюции является популяция 4) Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации 5) Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер 6) В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как изменчивость и наследственность, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор 16. Мимикрия-это 1) слияние окраски тела с окружающим фоном 2) сходство незащищенных видов с защищенными 3) яркая окраска у ядовитых животных 4) результат действия движущих сил эволюции 5) когда окраска не позволяет выделять четкие контуры тела организма 6) сходство пчелы и мухи- пчеловидки 17. Выберите примеры проявления относительности приспособлений 1) маскировка позволяет защищаться от естественных врагов 2) при движении камбалы она становится заметной для врагов 3) глазчатый рисунок на крыльях бабочки отпугивает врагов 4) жабры рыбам не помогают дышать на суше 5) обтекаемая форма рыб снижает сопротивление при движении в воде 6) перепонки между пальцами мешают уткам двигаться на суше

Задания №15. ЭВОЛЮЦИЯ 1. ТЕОРИИ, ДОКАЗАТЕЛЬСТВА, ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ

Задания №16. УСТАНОВЛЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ. ТЕМА ЭВОЛЮЦИЯ

22. ЭВОЛЮЦИОННЬІЕ ИДЕИ

А) наследственная изменчивость -основа эволюции

Б) неупражнение конечностей ведёт к их редукции

В) приобретённые признаки наследуются

Г) более приспособленные организмы оставляют больше потомства

Д) организмы изменяются из-за стремления к к совершенству

Е) естественный отбор ведёт к эволюционным изменениям

УЧЁНЫЕ

1) Ч. Дарвин

2) Ж.-Б. Ламарк

23. НАУЧНЫЕ ВЗГЛЯДЫ
А) выделил движущую силу эволюции – стремление каждого организма к самосовершенствованию
Б) создал первую эволюционную теорию
В) сформулировал теорию естественного отбора
Г) выделил наследственную изменчивость, как фактор эволюции
Д) утверждал, что все полезные приобретённые признаки наследуются
Е) отрицал существование видов в природе

УЧЁНЫЕ
1) Ж.Б. Ламарк
2) Ч. Дарвин

24. ПРИМЕРЫ

A)онтогенез человека, как и шимпанзе, начинается с зиготы

Б) крыло птицы и лапа крота — гомологичные органы

B) в стаде лошадей возможно появление трёхпалых особей

Г) зародыш млекопитающего имеет жаберные щели

Д) все позвоночные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы

Е) наличие рудиментов и появление атавизмов

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) эмбриологические

2) сравнительно-анатомические

25. ПРИМЕРЫ

A) филогенетические ряды лошади

Б) рудименты

B) многососковость

Г) насекомые внутри янтаря

Д) археоптерикс

Е) сходство позвоночника у пресмыкающихся и млекопитающих

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) палеонтологические

2) сравнительно-анатомические

26. ПРИМЕРЫ

A) крылья бабочки и птицы

Б) уникальность флоры и фауны Австралии

B) закладка хвостовых позвонков у человека на ранних стадиях развития

Г) гомологичные органы

Д) существующие переходные формы

Е) развитие хорды у личинок рыб

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) сравнительно-анатомические

2) биогеографические

3) эмбриологические

27. ПРИМЕРЫ

А) складка мигательной перепонки (остаток третьего века)

Б) копчик

В) многососковость

Г) густой волосяной покров на теле

Д) аппендикс

Е) наличие хвоста

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) Атавизмы

2) Рудименты

28. ПРИМЕРЫ

А) онтогенез человека начинается с зиготы
Б) ласты дельфина и передние ласты пингвина — гомологичные органы
В) рудименты тазового пояса кита и конечностей питона
Г)наличие жаберных щелей у зародыша млекопитающего
Д) стадия бластулы в онтогенезе позвоночных

Е) наличие существующих переходных форм организмов

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1)эмбриологические
2) сравнительно-анатомические

29. ПРИМЕРЬІ

А) рудименты третьего века у человека

Б) закладка жаберных щелей у зародыша человека

В) гомологичные органы- крыло птицы и ласты кита

Г) образование вторичного рта в стадии развития хордового животного

Д) сходство начальных этапов онтогенеза позвоночных животных

Е) единый план строения конечностей наземных позвоночных

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) сравнительно-анатомические

2) эмбриологические

30. ПРИМЕРЫ

А) токование самцов глухарей в брачный период

Б) соподчинение особей шимпанзе в стаде

В) обитание клеща в коже человека

Г) взаимодействие рабочих пчёл разных ульев

Д) обитание щуки и карася в одном водоёме

Е) произрастание берёзы бородавчатой и берёзы повислой в смешанном лесу

ФОРМА БОРЬБЫ

1) внутривидовая

2) межвидовая

31. ПРИМЕРЫ

А) сезонная линька у зверей

Б) хищничество

В) забота о потомстве

Г) взаимоотношения самок и самцов в период размножения

Д) конкуренция

Е) зимняя спячка

ФОРМА БОРЬБЫ

1) внутривидовая

2) межвидовая

3) борьба с неблагоприятными условиями

32. ПРИМЕР

А) определение гнездовых участков в лесу клестами
Б)использование бычьим цепнем крупного рогатого скота как места обитания
В) соперничество между самцами за доминирование
Г)вытеснение черной крысы серой крысой
Д) охота лисицы на мышей-полевок

Е)каннибализм среди щук

ФОРМА БОРЬБЫ

1).внутривидовая
2) межвидовая

33. ПРИМЕРЫ

А) дрейф генов

Б) популяционные волны

В) усложнение организации

Г) многообразие видов

Д) мутации

Е) приспособления организмов

ФАКТОРЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1) факторы эволюции

2) результаты эволюции

34. ХАРАКТЕРИСТИКА

А. действует в природе постоянно
Б. сохраняет особей с признаками, интересующими человека
В. обеспечивает формирование приспособленности к условиям жизни в биоценозах
Г. приводит к возникновению новых видов
Д. способствует созданию новых пород животных

Е. действует в агроценозах

ВИД ОТБОРА

1. естественный
2. искусственный

35. ОРГАНИЗМЫ

А) овца романовской породы
Б) мятлик луговой
В)лиса обыкновенная
Г)капуста белокочанная
Д) лошадь Пржевальского

Е) малина крупноплодная

ВИД ОТБОРА

1)естественный
2) искусственный

36. ХАРАКТЕРИСТИКА

А) сохраняет среднее значение признака
Б)способствует приспособлению к изменившимся условиям среды
В) сохраняет особи с признаком, отклоняющимся от его среднего значения
Г)способствует увеличению многообразия организмов

Д) сохраняет прежнюю норму реакции

Е) сохраняет признаки видов неизменными

ФОРМА ОТБОРА

1)движущая
2) стабилизирующая

37. ПРИМЕРЫ

А) обтекаемая форма головы акулы и дельфина

Б) крыло совы и крыло летучей мыши

В) конечность лошади и конечность крота

Г) глаз человека и глаз осьминога

Д) плавники карпа и ласты морского котика

ОРГАНЫ

1)гомологичные

2)аналогичные

38. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРГАНИЗМОВ

А) лист берёзы и усик гороха

Б) иголка кактуса и лист яблони

В) корнеплод моркови и корневище папоротника

Г) шип крыжовника и игла кактуса

Д) клубень картофеля и луковица тюльпана

Е) цветок лилии и зонтик чеснока

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

1) аналогичные органы

2) гомологичные органы

39. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗМОВ

А) сучковидная форма палочника

Б) замирание при опасности у опоссума

В) кристаллы щавелевокислого калия на волосках листьев и побегов крапивы жгучей

Г) вынашивание икры во рту тилапией

Д) яркая окраска лягушек-древолазов

Е) удаление избытка воды через почки в виде слабо концентрированной мочи речными рыбами

ВИДЫ АДАПТАЦИЙ

1) поведенческая

2) морфологическая

3) физиологическая

40. ПРИМЕРЬІ

А) длинная шея жирафа

Б) белые и оранжевые крылья у бабочек-желтушек

В) различные формы клюва вьюрков

Г) наличие ранне- и позднецветущих форм погремка

Д) увеличение числа светлых бабочек в берёзовом лесу

Е) увеличение среднего роста человека из поколения в поколение

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

1) движущий

2) разрывающий

41. ПРИМЕРЬІ

А) длина задних конечностей зайцев

Б) наличие высокорослой и карликовой форм белокорой сосны `

В) толщина панциря океанских черепах

Г) существование крокодилов в неизменном виде на протяжении миллионов лет

Д) наличие земляных улиток с коричневой и жёлтой раковинами

Е) наличие хорошо летающих и бескрылых насекомых на океанских островах

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

1) стабилизирующий

2) дизруптивный

42. ПРИМЕРЫ
А) возрастание в промышленных районах числа тёмных бабочек по сравнению со светлыми
Б) возникновение у насекомых-вредителей устойчивости к ядохимикатам
В) сохранение до настоящего времени пресмыкающегося гаттерии, обитающего в Новой Зеландии
Г) уменьшение размеров головогруди у крабов, обитающих в мутной воде
Д) у млекопитающих смертность новорождённых со средним весом меньше, чем с очень низким или с очень высоким
Е) гибель крылатых предков и сохранение насекомых с редуцированными крыльями на островах с сильными ветрами

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

1) движущий
2) стабилизирующий

Проверка знаний по теме: «Доказательства эволюции»

Доказательства эволюции.

Вариант №1.
1. Эволюция – это процесс:
а) индивидуального развития организма;
б) исторического развития органического мира;
в) зародышевое развитие.
2. К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относят:
а) атавизмы; б) сходство зародышей в) ископаемые остатки.
3. Случаи появления у некоторых особей признаков, существовавших у далеких предков и утраченных в ходе эволюции, называются:
а) атавизмами;
б) рудиментами;
в) гомологичными органами.
4. К палеонтологическим доказательствам относят:
а) сходство зародышей;
б) гомологичные органы;
в) ископаемые остатки.
5. Передние конечности тюленя и летучей мыши – это:

а) аналогичные органы б) гомологичные органы

в) рудиментарные органы г) атавистические органы

6. К гомологичным органам относятся:
а) крылья бабочки и летучей мыши;
б) конечности лягушки и собаки;
в) крылья птицы и бабочки.
7. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят:
а) сходство зародышей позвоночных животных;
б) ископаемые остатки;
в) рудименты.
8. К рудиментам относят:
а) плавники у кита;
б) тазовые кости кита;
в) трехпалость современных лошадей.
9. К атавизмам относят:
а) сходство конечностей хордовых животных;
б) волосистость лица человека;
в) трехпалость у современных лошадей.
10. Организмы, сочетающие признаки животных различных систематических групп, называют:
а) переходной формой;
б) ископаемые организмы;
в) рудименты.

11.Остаток третьего века в углу глаза человека — пример
а) рудимента
б) аналогичного органа

в) атавизма
г) гомологичного органа

12.Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК ВИД

А) развитие организма из оплодотворенной яйцеклетки 1)эмбриологические

Б) ископаемые остатки вымерших организмов 2)палеонтологические

В) сходства зародышей позвоночных животных

Г) ископаемые останки переходных форм

Д) последовательность закладки органов в онтогенезе

Доказательства эволюции.

Вариант №2.
1. Появление какого признака у человека относят к атавизмам
а) аппендикса
б) шестипалой конечности
в) многососковости
г) дифференциация зубов

2. Гомологичными считают органы

а) сходные по происхождению
б) утратившие свои функции
в) приспособленные к движению
г) различные по происхождению

3. Органы, утратившие свою первоначальную функцию, называются:
а) рудименты; б) атавизмы; в) гомологичные органы.
4. К рудиментарным органам человека относят
а) трахею
б) копчик
в) лопатку
г) ушные раковины

5. Какой из указанных примеров иллюстрирует доказательства эволюции?

а) наличие переходных форм в развитии органического мира

б) акклиматизация растений и животных

в) сезонные изменения в жизни растений

г) приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

6. Рудиментарные органы — пример доказательств эволюции
а) эмбриологических
б) палеонтологических
в) сравнительно-анатомических
г) биогеографических

7. Какую группу доказательств эволюции составляют гомологичные органы
а) эмбриологических б) палеонтологических
в) сравнительно-анатомических г) генетических

8. Аналогичными органами являются:

а) рука человека и крыло летучей мыши б) ласт моржа и ласт тюленя

в) крыло мухи и крыло птицы г) крыло бабочки и крыло жука

9. Усики гороха и колючки кактуса – это пример:

а) рудиментов б) атавизмов в) гомологов г) аналогов

10. Органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, называются:

а) рудиментарные б) атавистические в) гомологичные г) аналогичные.

11. Жабры раков и легкие позвоночных – это органы
а) гомологичные
б) рудиментарные
в) атавизмы
г) аналогичные

12. Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК ВИД

А) останки динозавров 1) палеонтологические

Б) наличие копчика в скелете человека 2) сравнительно-анатомические

В) перо птицы и чешуи ящерицы

Г) отпечатки археоптерикса

Д) многососковость у человека

Макроэволюция

О чем можно узнать, изучая находки отпечатков и окаменелостей растений в древних пластах Земли:
об историческом развитии растений
о сезонных изменениях в жизни растений
об индивидуальном развитии растений

Своеобразие флоры и фауны океанических островов, удалённых от материков, – доказательства эволюции:
морфологические
биогеографические
сравнительно-анатомические

К эмбриологическим доказательствам эволюции относят:
сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих
наличие ископаемых остатков
развитие обильного волосяного покрова у зародыша человека

У человека к рудиментарным относят зубы:
малые коренные
резцы
мудрости

К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят:
сходство островной и материковой флоры и фауны
наличие рудиментов, атавизмов
наличие окаменелостей переходных форм

Историческое развитие вида и более крупных таксономических групп, охватывающее большие промежутки времени; надвидовая эволюция:
микроэволюция
макроэволюция
экоэволюция

Сходство зародышей рыб и земноводных животных на этапах зародышевого развития является доказательством:
сравнительно-анатомическим
палеонтологическим
эмбриологическим

К палеонтологическим доказательствам эволюции относится:
обнаружение скелетов динозавров
наличие гомологичных органов у разных групп животных
сходство устройства геномов разных групп животных

Одним из доказательств эволюции организмов может служить:
обтекаемость формы тела у водных животных
жаберное дыхание ракообразных и рыб
сходство зародышей хордовых на ранних стадиях развития

Появление какого признака у человека относят к атавизмам:
дифференциации зубов
многососковости
шестипалой конечности

Наличие копчиковых позвонков у человека относится к доказательствам эволюции:
сравнительно-анатомическим
биогеографическим
палеонтологическим

Примером общей дегенерации является отсутствие:
хвоста у лягушки
пищеварительной системы у бычьего цепня
чешуи у сома

Возрастание численности серой вороны в населённых пунктах — пример:
биологического прогресса
ароморфоза
биологического регресса

В результате макроэволюции образовался:
вид — таракан чёрный
сорт — фикус Бенджамина
тип Хордовые

Большое разнообразие видов галапагосских вьюрков — это результат:
идиоадаптации
дегенерации
ароморфоза

Пример идиоадаптации:
возникновение полового процесса у растений
формирование разнообразной формы тела у рыб
образование плодов у покрытосеменных растений

Частные морфологические изменения, обеспечивающие приспособленность организмов к определённым условиям среды:
ароморфоз
дегенерация
идиоадаптация

Приспособленность травянистых растений к жизни в тундре заключается в:
повышенном содержании хлорофилла в клетках листьев
образовании плодов и семян в короткие сроки
уменьшении числа листьев в связи с наличием в почве избытка воды

Какое значение в жизни бабочки Павлиний глаз имеют яркие пятна на крыльях:
поглощение солнечных лучей
слияние с окружающей средой
отпугивание врагов

Развитие растений экосистемы луга в разные сроки — это приспособление к:
поглощению углекислого газа
совместному обитанию
сохранению влаги

Биологическим фактором, обеспечивающим развитие мышления и трудовой деятельности человека на раннем этапе эволюции, считают:
прогрессивное развитие мозга
появление четырехкамерного сердца
усиление легочного дыхания

Под воздействием биологических и социальных факторов происходила эволюция предков:
пресмыкающихся
человека
млекопитающих

К социальным факторам антропогенеза относят:
прямохождение
борьбу за существование
появление речи

Череп человека отличается от черепа других млекопитающих:
наличием швов между костями мозговой части
более развитой мозговой частью
строением костной ткани

Сходство человека и млекопитающих животных свидетельствует об их:
конвергентном сходстве
происхождении от разных предков
родстве и общем плане строения

Прямохождение у предков человека способствовало:
появлению речи
освобождению руки
усилению обмена веществ

Остаток третьего века в углу глаза человека – пример:
рудимента
аналогичного органа
атавизма

Увеличение размеров мозгового отдела черепа у человека, по сравнению с лицевым способствовало:
редукции волосяного покрова
использованию животной пищи
развитию мышления

К рудиментарным органам человека относят:
копчик
лопатку
трахею

Какое значение имело приобретение людьми негроидной расы темного цвета кожи:
усиление обмена веществ
предохранение от ультрафиолетовых лучей
улучшение дыхательной функции кожи

Своя игра по биологии — презентация онлайн

Эмбриологические
200
400
600
800
200
400
600
800
200
400
600
800
200
400
600
800
Палеонтологические
Сравнительноанатомические
(морфологические)
Биогеографические

2. Эмбриологические 200

Биогенетический закон гласит:
• а) органический мир развивается
• б) движущей силой эволюции является естественный отбор
• в) онтогенез кратко повторяет филогенез
• г) материальными носителями наследственной информации являются гены,
локализованные в Хромосомах
был сформулирован:
• а) Шлейденом и Шванном
• б) Морганом и Менделем
• в) Геккелем и Мюллером
• г) Опариным и Северцевым

3. Эмбриологические 400

•Закон зародышевого сходства:
•был сформулирован:

4. Эмбриологические 600

Попробовать определить развитие организма
на 3й стадии

5. Эмбриологические 800

Приведите примеры эмбриологических
доказательств эволюции хордовых
животных и объясните значение этих
доказательств для науки.

6. Палеонтологические 200

Укажите факт, который доказывает существование эволюции
органического мира и, в частности изменчивость органического
мира во времени
• а) ископаемые формы
• б) островные формы
• в) реликты-существующие ныне виды с признаками давно
вымерших групп организмов
• г) гомология органов

7. Палеонтологические 400

Реконструированное
животное с присущими
признаками
одновременно рептилий
и птиц.

8. Палеонтологические 600

К палеонтологическим доказательствам эволюции относят
• 1) остаток третьего века у человека
• 2) отпечатки растений на пластах каменного угля
• 3) окаменевшие остатки папоротников
• 4) рождение людей с густым волосяным покровом на теле
• 5) копчик в скелете человека
• 6) филогенетический ряд лошади

9. Палеонтологические 800

Установите соответствие между примером
доказательств
эволюции, к которому этот пример относят.
ПРИМЕР
A) переходные формы
Б) гомологичные органы
B) рудименты
Г) единый план строения
органов
Д) окаменелости
Е) атавизмы
ТИП ДОКАЗАТЕЛЬСТВ
1) палеонтологические
2) сравнительноанатомические
и
типом

10. Морфологические 200

В чём сущность биогенетического закона Геккеля —
Мюллера?
• 1) генотип проявляется при взаимодействии фенотипа и
среды
2) онтогенез есть краткое повторение этапов
эмбриогенеза
3) онтогенез есть краткое повторение филогенеза
4) фенотип проявляется при взаимодействии генотипа и
среды

11. Морфологические 400

• Появление какого признака у человека относят к
атавизмам
• 1) аппендикса
2) шестипалой конечности
3) многососковости
4) дифференциации зубов

12. Морфологические 600

• Признаки, каких классов сочетает в себе утконос?
• а) рептилий и млекопитающих
• б) птиц и рептилий
• в) птиц и млекопитающих
• г) амфибий и рептилий

13. Морфологические 800

• Сравните предложенные пары органов (структур) между собой и
соотнесите их со способами осуществления эволюционного
процесса, который приводит к образованию данных органов
(структур):

14. Биогеографические 200

• К биогеографическим доказательствам эволюции относится
• 1) распространение сумчатых преимущественно в Австралии
• 2) сходство устройства геномов разных групп животных
• 3) прохождение эмбрионом человека стадии ланцетника
• 4) наличие аналогичных органов у разных групп животных

15. Биогеографические 400

• Уникальность фауны Австралии можно объяснить:
• а) разной степенью влияния естественного отбора
• б) разобщенностью в течении миллионов лет
• в) различным влиянием полюсов
• г) различным климатом

16. Биогеографические 600

• Чем объяснить значительные сходства между
фаунами Северной Америки и Северной
Евразией?
• а) различиями в климате
• б) размерами территории
• в) давней обособленностью территорий
• г) Существованием сухопутных соединений
территорий

17. Биогеографические 800

Чем объяснить значительные различия
между фаунами Африка и Мадагаскара?
•а) различиями в климате
•б) размерами территории
•в) давней обособленностью территорий
•г) форма естественного отбора

Свидетельств эволюции | Безграничная биология

Летопись окаменелостей как свидетельство эволюции

Окаменелости говорят нам, когда жили организмы, а также предоставляют доказательства развития и развития жизни на Земле на протяжении миллионов лет.

Цели обучения

Обобщить вклад летописи окаменелостей в наше понимание эволюции

Основные выводы

Ключевые моменты

Окаменелости — это сохранившиеся останки или следы животных, растений и других организмов прошлого.
Окаменелости являются важным доказательством эволюции, потому что они показывают, что жизнь на Земле когда-то отличалась от жизни, существующей на Земле сегодня.
Обычно только часть организма сохраняется в виде окаменелостей, таких как окаменелости тела (кости и экзоскелеты), следы окаменелостей (фекалии и следы) и хемофоссилии (биохимические сигналы).
Палеонтологи могут определить возраст окаменелостей, используя такие методы, как радиометрическое датирование, и классифицировать их, чтобы определить эволюционные отношения между организмами.

Ключевые термины

биомаркер : Вещество, используемое в качестве индикатора биологического состояния, чаще всего болезни.
след окаменелости : Тип окаменелости, отражающий переработку отложений и твердых субстратов организмами, включая такие структуры, как норы, тропы и отпечатки.
летопись окаменелостей : Все обнаруженные и неоткрытые окаменелости и их расположение в скальных образованиях и осадочных слоях.
пласт : Слои осадочной породы.
окаменелости : содержащие окаменелости.

О чем говорят окаменелости

Окаменелости — это сохранившиеся останки или следы животных, растений и других организмов прошлого. Возраст окаменелостей составляет от 10 000 до 3,48 миллиарда лет. Наблюдение за тем, что определенные окаменелости были связаны с определенными пластами горных пород, привело геологов XIX века к признанию геологической временной шкалы. Как и существующие организмы, окаменелости различаются по размеру от микроскопических, как одноклеточные бактерии, до гигантских, как динозавры и деревья.

Скелет тираннозавра «Сью» : Кости этого тираннозавра рекса были сохранены в процессе перминерализации, что предполагает, что этот организм был покрыт отложениями вскоре после смерти.

Перминерализация

Перминерализация — это процесс окаменения, который происходит при захоронении организма. Пустоты внутри организма (пространства, заполненные жидкостью или газом при жизни) заполняются богатыми минералами грунтовыми водами. Минералы осаждаются из грунтовых вод, занимая пустые места.Этот процесс может происходить в очень маленьких пространствах, например внутри клеточной стенки растительной клетки. Мелкомасштабная перминерализация может дать очень детализированные окаменелости. Для перминерализации организм должен быть покрыт осадком вскоре после смерти или вскоре после начального процесса разложения.

Степень разложения останков, когда они покрыты, определяет более поздние детали окаменелости. Окаменелости обычно состоят из той части организмов, которая частично минерализовалась в течение жизни, например, костей и зубов позвоночных, хитиновых или известковых экзоскелетов беспозвоночных.Однако другие окаменелости содержат следы кожи, перьев или даже мягких тканей.

Следы окаменелостей

Окаменелости также могут состоять из следов, оставленных организмом при жизни, например следов или фекалий. Эти типы окаменелостей называются следами окаменелостей или ихнофоссилиями, в отличие от окаменелостей тела. Прошлая жизнь также может оставлять некоторые маркеры, которые нельзя увидеть, но которые можно обнаружить в виде биохимических сигналов; они известны как хемофоссилии или биомаркеры.

Следы динозавров : Следы являются примерами следов окаменелостей, которые способствуют летописи окаменелостей.

Летопись окаменелостей

Совокупность окаменелостей, как открытых, так и неоткрытых, и их размещение в окаменелостях (содержащих окаменелости) скальных образованиях и осадочных слоях (пластах) известно как летопись окаменелостей. Летопись окаменелостей была одним из первых источников данных, лежащих в основе изучения эволюции, и продолжает иметь отношение к истории жизни на Земле. Развитие методов радиометрического датирования в начале 20 века позволило геологам определить численный или «абсолютный» возраст различных слоев и включенных в них окаменелостей.

Свидетельства эволюции

Окаменелости являются убедительным доказательством того, что организмы прошлого не такие, как те, что были обнаружены сегодня; окаменелости показывают прогрессию эволюции. Окаменелости, наряду со сравнительной анатомией современных организмов, составляют морфологическую или анатомическую летопись. Сравнивая анатомию как современных, так и вымерших видов, палеонтологи могут сделать вывод о происхождении этих видов. Этот подход наиболее эффективен для организмов с твердыми частями тела, такими как раковины, кости или зубы.Полученная в результате летопись окаменелостей рассказывает историю прошлого и показывает эволюцию формы на протяжении миллионов лет.

Ископаемые образования

Окаменелости могут образовываться в идеальных условиях путем консервации, перминерализации, формования (литья), замены или сжатия.

Цели обучения

Предсказать условия, подходящие для образования окаменелостей

Основные выводы

Ключевые моменты

Сохранение останков в янтаре или других веществах — самая редкая из окаменелостей; этот механизм позволяет ученым изучать кожу, волосы и органы древних существ.
Перминерализация, когда минералы, такие как кремнезем, заполняют пустоты раковин, является наиболее распространенной формой окаменения.
Плесень образуется, когда раковины или кости растворяются, оставляя после себя пустое углубление; Затем образуется слепок, когда впадина заполняется отложениями.
Замена происходит, когда исходная оболочка или кость растворяется и заменяется другим минералом; когда это происходит с перминерализацией, это называется окаменением.
При сжатии, наиболее распространенной форме окаменения листьев и папоротников, остается темный отпечаток окаменелостей.
Распад, химическое выветривание, эрозия и хищники — факторы, сдерживающие окаменение.
Ископаемые мягкие части тела редки, а твердые части лучше сохраняются при захоронении.

Ключевые термины

янтарь : твердая, обычно желто-коричневая полупрозрачная ископаемая смола
перминерализация : форма окаменелости, при которой минералы откладываются в порах костей и подобных твердых частях животных
окаменение : процесс превращения органического материала в камень путем замены исходного материала и заполнения первоначальных поровых пространств минералами

Ископаемые образования

Процесс превращения некогда живого организма в окаменелость называется окаменением.Окаменение — очень редкий процесс, и из всех организмов, которые жили на Земле, лишь крошечный процент из них когда-либо становился окаменелостями. Чтобы понять почему, представьте себе антилопу, которая умирает на африканской равнине. Большая часть его тела быстро съедается падальщиками, а оставшаяся плоть вскоре съедается насекомыми и бактериями, оставляя после себя только разбросанные кости. С годами кости рассыпаются и дробятся на мелкие кусочки, в конечном итоге превращаясь в пыль и возвращая питательные вещества в почву.В результате останки антилопы редко могут быть сохранены в виде окаменелостей.

Окаменение может происходить по-разному. Большинство окаменелостей сохраняется в одном из пяти процессов:

сохранившиеся остатки
перминерализация
формы и отливки
замена
сжатие

Сохраненные остатки

Самая редкая форма окаменелости — это сохранение исходного скелетного материала и даже мягких тканей.Например, некоторые насекомые прекрасно сохранились в янтаре — соке древних деревьев. Кроме того, в ледниках были обнаружены замороженные в ледниках несколько мамонтов и даже охотник-неандерталец. Эти сохранившиеся останки дают ученым редкую возможность исследовать кожу, волосы и органы древних существ. Ученые собрали ДНК из этих останков и сравнили последовательности ДНК с последовательностями современных существ.

Янтарь : На изображении изображен комар, сохраненный в янтаре.Было обнаружено, что в соке этого древнего дерева содержится множество насекомых.

Перминерализация

Самый распространенный метод окаменения — перминерализация. После того, как кость, фрагмент дерева или раковина погрузятся в отложения, они могут подвергнуться воздействию богатой минералами воды, которая движется через отложения. Эта вода будет откладывать минералы, обычно кремнезем, в пустоты, образуя окаменелости. Окаменелые кости динозавров, окаменелое дерево и многие морские окаменелости образовались в результате перминерализации.

Перминерализация : Эти окаменелости из формации Роуд-Каньон (средняя пермь в Техасе) окремнены (заменены кремнеземом), что является формой перминерализации.

Формы и отливки

В некоторых случаях исходная кость или скорлупа растворяется, оставляя после себя пустое пространство в форме скорлупы или кости. Это углубление называется плесенью. Позже это пространство может быть заполнено другими отложениями, чтобы сформировать соответствующий слепок в форме исходного организма.Многие моллюски (двустворчатые моллюски, улитки и кальмары) обычно встречаются в виде форм и слепков, потому что их раковины легко растворяются.

Формы : Впадина на изображении — внешняя форма двустворчатого моллюска из формации Логан, нижний карбон, штат Огайо

Замена

В некоторых случаях исходная раковина или кость растворяются и заменяются другим минералом. Например, раковины, которые изначально были кальцитом, могут быть заменены доломитом, кварцем или пиритом.Если окаменелости кварца окружены матрицей кальцита, кальцит может быть растворен кислотой, оставив после себя прекрасно сохранившуюся окаменелость кварца. Когда перминерализация и замещение происходят вместе, считается, что организм претерпел окаменение — процесс превращения органического материала в камень. Однако замена может происходить без перминерализации и наоборот.

Сжатие

Некоторые окаменелости образуются, когда их останки сжимаются под высоким давлением. Это может оставить темный отпечаток окаменелости.Сжатие наиболее характерно для окаменелостей листьев и папоротников, но также может происходить и с другими организмами.

Условия окаменения

После смерти организма несколько факторов способствуют растворению его останков. Гниль, хищники или падальщики обычно быстро удаляют плоть. Твердые части, если они вообще отделимы, могут быть разнесены хищниками, падальщиками или течениями. Отдельные твердые части подвержены химическому выветриванию и эрозии, а также раскалываются хищниками или падальщиками, которые раскалывают кости в поисках костного мозга и раковин, чтобы извлечь плоть изнутри.Кроме того, животное, проглоченное хищником целиком, например мышь, проглоченная змеей, будет иметь не только плоть, но и некоторые, а возможно и все кости, разрушенные желудочным соком хищника.

Не будет преувеличением сказать, что типичная окаменелость позвоночных состоит из единственной кости, зуба или рыбьей чешуи. Сохранение неповрежденного скелета с костями в относительных положениях, которые они имели при жизни, требует замечательных обстоятельств, таких как захоронение в вулканическом пепле, захоронение в эоловых песках из-за внезапного обрушения песчаной дюны, захоронение в селе, захоронение ток мутности и т. д.Минерализация мягких частей встречается еще реже и наблюдается только в исключительно редких химических и биологических условиях.

Пробелы в летописи окаменелостей

Поскольку не у всех животных есть тела, которые легко окаменеть, летопись окаменелостей считается неполной.

Цели обучения

Объясните пробел в летописи окаменелостей

Основные выводы

Ключевые моменты

Число видов, о которых известно по окаменелостям, составляет менее 1% от всех когда-либо существовавших видов.
Поскольку твердые части тела легче сохранить, чем мягкие части тела, существует больше окаменелостей животных с твердыми частями тела, таких как позвоночные, иглокожие, брахиоподы и некоторые группы членистоногих.
Очень мало окаменелостей было найдено в период от 360 до 345 миллионов лет назад, известный как промежуток Ромера. Теории, объясняющие это, включают геохимию того периода, ошибки при раскопках и ограниченное разнообразие позвоночных.

Ключевые термины

переходная окаменелость : окаменелые останки формы жизни, которая проявляет черты, общие как для группы предков, так и для производной группы потомков.
Промежуток Ромера : Период в летописи окаменелостей четвероногих (360–345 миллионов лет назад), когда археологи еще не нашли подходящих окаменелостей.

Неполнота летописи окаменелостей

Каждое открытие окаменелостей представляет собой моментальный снимок процесса эволюции. Из-за особых и редких условий, необходимых для окаменения биологической структуры, многие важные виды или группы могут вообще никогда не покинуть окаменелости. Даже если они действительно оставят окаменелости, люди могут никогда их не найти — например, если они погребены под сотнями футов льда в Антарктиде.Число видов, о которых известно благодаря летописи окаменелостей, составляет менее 5% от числа видов, живущих сегодня. Ископаемые виды могут составлять менее 1% всех когда-либо существовавших видов.

Типы окаменелостей в летописи окаменелостей

Летопись окаменелостей очень неравномерна и в основном состоит из окаменелостей организмов с твердыми частями тела, в результате чего большинство групп организмов с мягким телом практически не имеют летописи окаменелостей. Группы, которые, как считается, имеют хорошую летопись окаменелостей, включая переходные окаменелости между этими группами, — это позвоночные животные, иглокожие, брахиоподы и некоторые группы членистоногих.Их твердые кости и раковины легко превращаются в окаменелости, в отличие от тел таких организмов, как головоногие моллюски или медузы.

Зазор Ромера

Пробел Ромера — пример очевидного пробела в летописи окаменелостей четвероногих, используемых при изучении эволюционной биологии. Эти промежутки представляют собой периоды, когда соответствующие окаменелости не были обнаружены. Разрыв Ромера назван в честь палеонтолога Альфреда Ромера, который первым его распознал. Разрыв Ромера охватил приблизительно от 360 до 345 миллионов лет назад, что соответствует первым 15 миллионам лет каменноугольного периода.

Пропасть Ромера : берег Уайтэддер-Уотер в Шотландии — одно из немногих известных мест, где сохранились окаменелости четвероногих из пропасти Ромера.

Было много споров о том, почему так мало окаменелостей этого периода. Некоторые ученые предположили, что геохимия того времени вызвала плохие условия для образования окаменелостей, поэтому окаменелости остались лишь немногие организмы. Другая теория предполагает, что ученые просто еще не обнаружили место раскопок этих окаменелостей из-за недоступности или случайности.

Углеродное датирование и оценка возраста ископаемых

Возраст окаменелостей можно определить с помощью стратиграфии, биостратиграфии и радиоуглеродного датирования.

Цели обучения

Обобщите доступные методы датировки окаменелостей

Основные выводы

Ключевые моменты

Определение возраста окаменелостей — важный шаг в отображении эволюции жизни в геологическом времени.
Изучение стратиграфии позволяет ученым определить возраст окаменелости, если они знают возраст окружающих ее слоев горных пород.
Биостратиграфия позволяет ученым сопоставлять породы с определенными окаменелостями с другими породами с этими окаменелостями для определения возраста.
Палеонтология пытается составить карту того, как жизнь развивалась на протяжении геологического времени. Существенным препятствием является сложность определения возраста окаменелостей.
Ученые используют углеродное датирование для определения возраста окаменелостей, которым менее 60 000 лет и которые состоят из органических материалов, таких как дерево или кожа.

Ключевые термины

период полураспада : время, необходимое для того, чтобы половина ядер в образце определенного изотопа подверглась радиоактивному распаду.
стратиграфия : Изучение слоев горных пород и процесса наслоения.
радиоуглеродное датирование : метод оценки возраста артефакта или биологического остатка на основе относительных количеств различных изотопов углерода, присутствующих в образце.

Определение возраста ископаемых

Палеонтология пытается составить карту того, как жизнь развивалась на протяжении геологического времени. Существенным препятствием является сложность определения возраста окаменелостей. Существует несколько различных методов оценки возраста окаменелостей, в том числе:

стратиграфия
биостратиграфия
углеродное датирование

Стратиграфия

Палеонтологи используют стратиграфию для определения возраста окаменелостей.Стратиграфия — это наука о понимании пластов или слоев, которые образуют осадочную летопись. Слои отличаются друг от друга разным цветом или составом и обнажены в скалах, карьерах и берегах рек. Эти породы обычно образуют относительно горизонтальные параллельные слои с более молодыми слоями, образующимися наверху.

Если окаменелость найдена между двумя слоями горной породы, возраст которых известен, считается, что окаменелость находится между этими двумя известными возрастами. Поскольку последовательности горных пород не являются непрерывными, но могут быть разбиты разломами или периодами эрозии, трудно сопоставить пласты горных пород, которые непосредственно не примыкают друг к другу.

Слои осадочных пород : Слои осадочных пород или пластов можно рассматривать как горизонтальные полосы разного цвета или различной структуры материалов, обнаженных в этом утесе. Более глубокие слои старше, чем слои, находящиеся наверху, что помогает определить относительный возраст окаменелостей, обнаруженных в этих слоях.

Биостратиграфия

Окаменелости видов, которые выжили в течение относительно короткого времени, можно использовать для сопоставления изолированных горных пород: этот метод называется биостратиграфией.Например, вымершая хордовая Eoplacognathus pseudoplanus , как полагают, существовала в течение короткого промежутка времени в период среднего ордовика. Если в породах неизвестного возраста есть следы E. pseudoplanus , то они относятся к среднему ордовику. Такие индексные окаменелости должны быть отличительными, глобально распределенными и занимать короткий временной диапазон, чтобы быть полезными. Ошибочные результаты могут быть получены, если индексные окаменелости датированы неправильно.

Относительная датировка

Стратиграфия и биостратиграфия, как правило, могут обеспечить только относительное датирование (A было до B), которого часто бывает достаточно для изучения эволюции.Однако в некоторые периоды времени это сложно из-за препятствий, связанных с сопоставлением пород одного возраста на разных континентах. Отношения с генеалогическим древом могут помочь сузить дату, когда родословная впервые появилась. Например, если окаменелости B датируются X миллионов лет назад, а рассчитанное «генеалогическое древо» говорит, что A был предком B, то A, должно быть, эволюционировал раньше.

Также можно оценить, как давно две живые ветви генеалогического древа разошлись, если предположить, что мутации ДНК накапливаются с постоянной скоростью.Однако эти «молекулярные часы» иногда неточны и показывают только приблизительное время. Например, они не являются достаточно точными и надежными для оценки того, когда группы, участвующие в кембрийском взрыве, впервые появились, и оценки, полученные с помощью различных подходов к этому методу, также могут отличаться.

Углеродное датирование

Наряду с принципами стратиграфии, методы радиометрического датирования используются в геохронологии для установления геологической шкалы времени. Слои, сохраняющие окаменелости, обычно не имеют радиоактивных элементов, необходимых для радиометрического датирования («радиоуглеродное датирование» или просто «углеродное датирование»).Принцип радиоуглеродного датирования прост: известны скорости распада различных радиоактивных элементов, а отношение радиоактивного элемента к продуктам его распада показывает, как долго радиоактивный элемент существует в породе. Эта скорость представлена периодом полураспада, который представляет собой время, необходимое для распада половины образца.

Период полураспада углерода-14 : Радиометрическое датирование — это метод, используемый для датирования таких материалов, как горные породы или углерод, обычно основанный на сравнении наблюдаемого количества встречающегося в природе радиоактивного изотопа и продуктов его распада с использованием известных скоростей распада. .

Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, поэтому датирование по углероду актуально только для датирования окаменелостей возрастом менее 60 000 лет. Радиоактивные элементы распространены только в породах вулканического происхождения, поэтому единственными породами, содержащими окаменелости, которые можно датировать радиометрическим методом, являются слои вулканического пепла. При датировании по углероду используется распад углерода-14 для оценки возраста органических материалов, таких как дерево и кожа.

Летопись окаменелостей и эволюция современной лошади

Подробная летопись окаменелостей лошадей позволила понять их эволюционный прогресс.

Цели обучения

Проанализируйте летопись окаменелостей, чтобы понять эволюцию лошадей

Основные выводы

Ключевые моменты

Собачий организм дал начало первым предкам лошади 55-42 миллиона лет назад.
Летопись окаменелостей показывает, что современные лошади переместились из тропических лесов в места обитания прерий, у них появились зубы и они выросли в размерах.
Первой окаменелостью лошадиных был зуб вымершего вида Equus curvidens , найденный в Париже в 1820-х годах.
Томас Хаксли популяризировал эволюционную последовательность лошадей, которая стала одним из наиболее распространенных примеров явного эволюционного прогресса.
Раньше считалось, что эволюция лошадей идет линейно, но после того, как было обнаружено больше окаменелостей, было установлено, что эволюция лошадей была более сложной и разветвленной.
Лошади эволюционировали в результате постепенных изменений (анагенез), а также резкого развития и деления (кладогенез).

Ключевые термины

кладогенез : событие эволюционного расщепления, в котором каждая ветвь и ее меньшие ветви образуют кладу.
equid : член семейства лошадиных.
анагенез : Эволюция нового вида посредством крупномасштабного изменения частоты генов, так что новый вид заменяет старый, а не разветвляется для образования дополнительных видов.

Летопись окаменелостей

Окаменелости свидетельствуют о том, что организмы прошлого не такие, как те, что были обнаружены сегодня, и демонстрируют прогрессию эволюции. Ученые датируют и классифицируют окаменелости, чтобы определить, когда организмы жили относительно друг друга.Полученная в результате летопись окаменелостей рассказывает историю прошлого и показывает эволюцию форм на протяжении миллионов лет.

Пример: эволюция современной лошади

Обнаружены детализированные летописи окаменелостей последовательностей эволюции современных лошадей. Летопись окаменелостей лошадей в Северной Америке особенно богата и содержит окаменелости переходного периода: окаменелости, которые показывают промежуточные стадии между более ранними и более поздними формами. Летопись окаменелостей восходит к предку, похожему на собаку, около 55 миллионов лет назад, который дал начало первому лошадиоподобному виду от 55 до 42 миллионов лет назад в роду Eohippus .

Первая окаменелость лошадиных была найдена в гипсовых карьерах на Монмартре, Париж, в 1820-х годах. Зуб был отправлен в Парижскую консерваторию, где Жорж Кювье определил, что это животное, похожее на тапира. Его набросок всего животного соответствовал более поздним скелетам, найденным на этом месте. Во время H.M.S. Исследовательская экспедиция Бигля Чарльза Дарвина добилась замечательных успехов в охоте за ископаемыми в Патагонии. В 1833 году в Санта-Фе, Аргентина, он был «переполнен изумлением», когда он нашел зуб лошади в том же слое, что и окаменелости гигантских броненосцев, и задался вопросом, не был ли он вымыт из более позднего слоя, но пришел к выводу, что это «не так». очень вероятно.В 1836 году анатом Ричард Оуэн подтвердил, что зуб принадлежит вымершему виду, который впоследствии назвал Equus curvidens .

Первоначальная последовательность видов, которые, как считается, превратились в лошадь, была основана на окаменелостях, обнаруженных в Северной Америке в 1870-х годах палеонтологом Отниэлем Чарльзом Маршем. Последовательность от Eohippus до современной лошади ( Equus ) была популяризирована Томасом Хаксли и стала одним из наиболее широко известных примеров явного эволюционного прогресса.Последовательность переходных окаменелостей была собрана Американским музеем естественной истории в выставку, которая подчеркнула постепенную, «прямолинейную» эволюцию лошади
.

Эволюция лошади : На этой иллюстрации показаны изображения видов, полученные художником из окаменелостей эволюционной истории лошади и ее предков. Изображенные виды представляют собой всего четыре вида из очень разнообразной линии, которая содержит множество ответвлений, тупиков и адаптивных излучений. Одна из тенденций, изображенных здесь, — это эволюционное отслеживание высыхания климата и увеличение среды обитания в прериях по сравнению с лесами, что отражается в формах, которые более приспособлены к выпасу и бегству хищников.

С тех пор, как число окаменелостей равных увеличилось, фактическая эволюция от Eohippus до Equus оказалась намного более сложной и многоразветвленной, чем предполагалось изначально. Подробная информация по окаменелостям о скорости и распространении новых видов непарнокопытных также показала, что переход от одного вида к другому не был таким гладким и последовательным, как когда-то считалось.

Хотя некоторые переходы действительно были постепенными, ряд других были относительно резкими с геологической точки зрения, происходившими всего за несколько миллионов лет.Происходили как анагенез — постепенное изменение частоты генов всей популяции, так и кладогенез — «разделение» популяции на две отдельные эволюционные ветви, и многие виды сосуществовали с видами «предков» в разное время.

Приспособление для выпаса

Серия окаменелостей отслеживает изменение анатомии в результате тенденции к постепенному высыханию, которая изменила ландшафт из лесной среды обитания в среду обитания прерий. Ранние предки лошадей изначально специализировались на тропических лесах, в то время как современные лошади теперь приспособлены к жизни на более засушливых землях.Последовательные окаменелости показывают эволюцию формы зубов и анатомии ступней и ног к пастбищной привычке с приспособлениями для спасения от хищников.

Лошадь принадлежит к отряду Perissodactyla (однопалые копытные), все члены которого имеют общие копытные лапы и нечетное количество пальцев на каждой ступне, а также подвижные верхние губы и аналогичное строение зубов. Это означает, что лошади имеют общее происхождение с тапирами и носорогами. Более поздние виды показали увеличение размеров, например, Hipparion , который существовал примерно 23–2 миллиона лет назад.Летопись окаменелостей показывает несколько адаптивных излучений в потомстве лошади, которое в настоящее время значительно сокращено до одного рода, Equus , с несколькими видами. Палеозоологи смогли составить более полный очерк эволюционной линии современной лошади, чем у любого другого животного.

Гомологические структуры

Гомологические структуры — это похожие структуры, которые произошли от общего предка.

Цели обучения

Опишите связь между эволюцией и появлением гомологичных структур

Основные выводы

Ключевые моменты

Гомология — это взаимосвязь, определяемая между структурами или ДНК, полученными от общего предка, и иллюстрирующая происхождение от общего предка.
Аналогичные структуры — это физически (но не генетически) похожие структуры, которые не были у последнего общего предка.
Гомология также может быть частичной; новые структуры могут развиваться посредством комбинации или частей путей развития.
Аналогию можно также называть гомоплазией, которая далее подразделяется на параллелизм, обращение и конвергенцию.

Ключевые термины

гомология : соответствие структур двух форм жизни с общим эволюционным происхождением, таких как ласты и руки.
аналогия : Взаимосвязь между внешне похожими характеристиками, но не возникшими на основе одной и той же структуры
гомоплазия : соответствие между частями или органами разных видов, полученное в результате параллельной эволюции или конвергенции.

Гомологические структуры

Гомология — это взаимосвязь между структурами или ДНК, полученными от самого недавнего общего предка. Типичный пример гомологичных структур в эволюционной биологии — крылья летучих мышей и руки приматов.Хотя эти две структуры не похожи и не имеют одинаковых функций, генетически они происходят из одной и той же структуры последнего общего предка. Следовательно, гомологические черты организмов объясняются происхождением от общего предка.

Важно отметить, что определение двух структур как гомологичных зависит от того, какой предок описывается как общий предок. Если вернуться к началу жизни, все структуры гомологичны!

Гомология передних конечностей позвоночных : Принцип гомологии, проиллюстрированный адаптивным излучением передних конечностей млекопитающих.Все они соответствуют основному паттерну пентадактиля, но модифицированы для разных целей. Третья пястная кость на всем протяжении заштрихована; плечо заштриховано.

В генетике гомология измеряется путем сравнения последовательностей белков или ДНК. Последовательности гомологичных генов имеют большое сходство, что подтверждает гипотезу о том, что у них есть общий предок.

Гомология также может быть частичной: новые структуры могут развиваться посредством комбинации путей развития или их частей. В результате могут развиваться гибридные или мозаичные структуры, проявляющие частичную гомологию.Например, некоторые сложные листья цветковых растений частично гомологичны как листьям, так и побегам, поскольку они сочетают в себе некоторые черты листьев и некоторые из побегов.

Паралогичные структуры

Гомологичные последовательности считаются паралогичными, если они были разделены событием дупликации гена; если ген в организме дублируется, чтобы занимать две разные позиции в одном геноме, то две копии являются паралогичными.

Набор последовательностей, которые являются паралогическими, называются паралогами друг друга.Паралоги обычно выполняют ту же или похожую функцию, но иногда не имеют. Считается, что из-за отсутствия изначального селективного давления на одну копию дублированного гена, эта копия может мутировать и приобретать новые функции.

Гомология против аналогии : Крылья птерозавров (1), летучих мышей (2) и птиц (3) аналогичны крыльям, но гомологичны передним конечностям. Это потому, что они похожи по характеристикам и даже функционально, но произошли от разных предков.

Паралоги гены часто принадлежат к одному виду, но не всегда. Например, ген гемоглобина человека и ген миоглобина шимпанзе считаются паралогами. Это обычная проблема в биоинформатике; когда геномы разных видов были секвенированы и были обнаружены гомологичные гены, нельзя сразу сделать вывод, что эти гены имеют одинаковую или похожую функцию, поскольку они могут быть паралогами, функции которых разошлись.

Аналогичные структуры

Противоположностью гомологичных структур являются аналогичные структуры, которые являются физически подобными структурами между двумя таксонами, которые развивались отдельно (а не присутствовали у последнего общего предка).Крылья летучей мыши и крылья птиц развивались независимо и считаются аналогичными структурами. Генетически крыло летучей мыши и крыло птицы имеют очень мало общего; у последнего общего предка летучих мышей и птиц не было крыльев, как у летучих мышей и птиц. Крылья развивались независимо в каждой ветви после отделения от предков с передними конечностями, которые не использовались в качестве крыльев (у наземных млекопитающих и динозавров-теропод, соответственно).

Важно различать разные иерархические уровни гомологии, чтобы проводить информативные биологические сравнения.В приведенном выше примере крылья птицы и летучей мыши аналогичны крыльям, но гомологичны передним конечностям, потому что орган служил предплечьем (а не крылом) у последнего общего предка четвероногих.

Аналогия отличается от гомологии. Хотя аналогичные характеристики внешне похожи, они не гомологичны, потому что они филогенетически независимы. Крылья кленового семени и крылья альбатроса аналогичны, но не гомологичны (оба они позволяют организму перемещаться по ветру, но не оба они произошли из одной и той же структуры).Аналогию обычно называют гомоплазией.

Конвергентная эволюция

Конвергентная эволюция происходит у разных видов, которые развили сходные черты независимо друг от друга.

Цели обучения

Предсказать обстоятельства, способствующие конвергентной эволюции двух видов

Основные выводы

Ключевые моменты

Примеры конвергентной эволюции включают отношения между крыльями летучих мышей и насекомых, телами акул и дельфинов, а также глазами позвоночных и головоногих.
Аналогичные структуры возникают в результате конвергентной эволюции, а гомологические структуры — нет.
Конвергентная эволюция противоположна дивергентной эволюции, в которой родственные виды развивают разные черты.
Конвергентная эволюция похожа на параллельную эволюцию, в которой два похожих, но независимых вида развиваются в одном направлении и независимо приобретают сходные характеристики.

Ключевые термины

параллельная эволюция : развитие сходного признака у родственных, но разных видов, происходящих от одного и того же предка, но из разных клад
конвергентная эволюция : признак эволюции, при котором виды, не имеющие сходного недавнего происхождения, приобретают аналогичные свойства в результате естественного отбора
дивергентная эволюция : процесс, в результате которого виды со схожими чертами становятся группами, которые сильно отличаются друг от друга на протяжении многих поколений
морфология : форма и строение организма

Конвергентная эволюция

Иногда сходные фенотипы развиваются независимо у отдаленно родственных видов.Например, полет эволюционировал как у летучих мышей, так и у насекомых, и у них обоих есть крылья, которые являются адаптацией к полету. Однако крылья летучих мышей и насекомых произошли от очень разных оригинальных структур. Это явление называется конвергентной эволюцией, когда сходные черты развиваются независимо у видов, не имеющих недавнего общего предка.

Примеры конвергентной эволюции

Конвергентная эволюция описывает независимую эволюцию сходных черт у видов разных линий.Эти два вида выполняли одну и ту же функцию — летали, но выполняли это отдельно друг от друга. Они «сошлись» на этой полезной черте. И акулы, и дельфины имеют схожие формы тела, но имеют лишь отдаленное родство: акулы — это рыбы, а дельфины — млекопитающие. Такое сходство является результатом того, что обе группы населения подвергаются одинаковому избирательному давлению. В обеих группах предпочтение отдается изменениям, которые помогают плаванию. Таким образом, со временем у них развился похожий внешний вид (морфология), хотя они и не были тесно связаны.

Одним из наиболее известных примеров конвергентной эволюции является глаз камеры головоногих моллюсков (например, осьминогов), позвоночных (например, млекопитающих) и книдарий (например, коробчатых желе). Их последний общий предок имел самое простое светочувствительное пятно, но ряд процессов привел к постепенному совершенствованию этой структуры до продвинутого глаза камеры. Однако есть одно тонкое различие: глаз головоногого моллюска «устроен» в противоположном направлении, при этом кровеносные и нервные сосуды входят с задней стороны сетчатки, а не с передней, как у позвоночных.

Эволюция глаза : Позвоночные животные и осьминоги развили глаз камеры независимо. У позвоночных нервные волокна проходят перед сетчаткой, и есть слепое пятно (4), где нервы проходят через сетчатку. В версии осьминога глаз устроен так, чтобы «выходить наружу», с нервами, прикрепленными к задней части сетчатки. Это означает, что у осьминогов нет слепого пятна.

Конвергентная эволюция похожа на феномен параллельной эволюции, но отличается от него.Параллельная эволюция происходит, когда два независимых, но похожих вида развиваются в одном направлении и, таким образом, независимо приобретают сходные характеристики; например, летающие лягушки произошли параллельно от нескольких типов древесных лягушек.

Аналогичные структуры

Черты, возникающие в результате конвергентной эволюции, являются аналогичными структурами, в отличие от гомологичных структур, которые имеют общее происхождение, но не обязательно аналогичную функцию. Британский анатом Ричард Оуэн был первым ученым, осознавшим фундаментальное различие между аналогиями и гомологиями.Крылья летучей мыши и птерозавра являются примером аналогичных структур, в то время как крыло летучей мыши гомологично предплечьям человека и других млекопитающих, разделяя наследственное состояние, несмотря на выполнение различных функций.

Дивергентная эволюция

Противоположностью конвергентной эволюции является дивергентная эволюция, при которой родственные виды развивают разные черты. На молекулярном уровне это может произойти из-за случайной мутации, не связанной с адаптивными изменениями.

Рудиментарные структуры

Рудиментарные структуры не имеют функции, но все же могут передаваться по наследству для поддержания приспособленности.

Цели обучения

Обсудить связь между эволюцией и существованием рудиментарных структур

Основные выводы

Ключевые моменты

Структуры, которые не имеют очевидной функции и кажутся остаточными частями от прошлого предка, называются рудиментарными структурами.
Примеры рудиментарных структур включают человеческий аппендикс, тазовую кость змеи и крылья нелетающих птиц.
Рудиментарные структуры могут причинить вред, но в большинстве случаев эти структуры безвредны; однако эти структуры, как и любые другие, требуют дополнительной энергии и подвержены риску заболеваний.
Рудиментарные структуры, особенно безвредные, требуют много времени для поэтапного отказа от них, поскольку их устранение потребует серьезных изменений, которые могут привести к негативным побочным эффектам.

Ключевые термины

рудиментарная структура : генетически детерминированные структуры или атрибуты, утратившие большую часть или все свои наследственные функции у данного вида.
адаптация : модификация чего-либо или его частей, которая делает его более пригодным для существования в условиях текущей среды.

Что такое остаточные структуры?

Некоторые организмы обладают структурами без видимой функции, которые кажутся остаточными частями от прошлого предка. Например, у некоторых змей есть тазовые кости, несмотря на отсутствие ног, потому что они произошли от рептилий, у которых были ноги. Другой пример структуры без функции — червеобразный отросток человека. Эти неиспользуемые структуры без функции называются рудиментарными структурами. Другими примерами рудиментарных структур являются крылья (которые могут иметь другие функции) нелетающих птиц, таких как страус, листья некоторых кактусов, следы тазовых костей у китов и слепые глаза пещерных животных.

Рудиментарный отросток : У человека червеобразный отросток представляет собой рудиментарную структуру; он потерял большую часть своей наследственной функции.

Есть также несколько рефлексов и поведения, которые считаются рудиментарными. Образование мурашек по коже у людей, находящихся в состоянии стресса, — это рудиментарный рефлекс, который у предков человека состоял в том, чтобы поднимать волосы на теле, заставляя предка казаться больше и отпугивая хищников. Мышца arrector pili, представляющая собой группу гладких мышц, которая соединяет волосяной фолликул с соединительной тканью, сокращается и создает на коже мурашки по коже.

Рудиментарные структуры в эволюции

Рудиментарные структуры часто гомологичны структурам, которые нормально функционируют у других видов. Следовательно, рудиментарные структуры можно рассматривать как свидетельство эволюции, процесса, посредством которого полезные наследственные черты возникают в популяциях в течение длительного периода времени. Существование рудиментарных черт можно объяснить изменениями в окружающей среде и моделях поведения рассматриваемого организма. Поскольку функция признака больше не способствует выживанию, вероятность того, что будущее потомство унаследует его «нормальную» форму, уменьшается.В некоторых случаях структура становится вредной для организма.

Скелет кита : Тазовые кости китов также являются хорошим примером рудиментарной эволюции (киты произошли от четвероногих наземных млекопитающих и впоследствии лишились задних ног). Буквой c на рисунке обозначены неразвитые задние лапы усатого кита.

Если нет давления отбора, активно снижающего приспособленность особи, признак будет сохраняться в будущих поколениях, если признак не будет устранен в результате генетического дрейфа или других случайных событий.

Хотя во многих случаях рудиментарная структура не причиняет прямого вреда, все структуры требуют дополнительной энергии с точки зрения развития, обслуживания и веса, а также представляют собой риск с точки зрения болезней (например, инфекции, рака). Это обеспечивает некоторое избирательное давление для удаления частей, которые не влияют на приспособленность организма, но структура, которая не является напрямую вредной, займет больше времени, чтобы «вывести из строя», чем та, которая есть. Некоторые рудиментарные структуры сохраняются из-за ограничений в развитии, так что полная потеря структуры не может произойти без серьезных изменений модели развития организма, и такие изменения, вероятно, вызовут множество негативных побочных эффектов.

Рудиментарные версии структуры можно сравнить с исходной версией структуры у других видов, чтобы определить гомологию структуры. Гомологические структуры указывают на общее происхождение с теми организмами, у которых есть функциональная версия структуры. Рудиментарные черты все еще могут считаться адаптациями, потому что адаптация часто определяется как черта, одобренная естественным отбором. Следовательно, адаптации не обязательно должны быть адаптивными, если они были в какой-то момент.

Биогеография и распространение видов

Биологическое распространение видов основано на движении тектонических плит в течение определенного периода времени.

Цели обучения

Связь биогеографии и распространения видов

Основные выводы

Ключевые моменты

Биогеография — это исследование распределения геологических видов, на которое влияют как биотические, так и абиотические факторы.
Некоторые виды являются эндемичными и встречаются только в определенном регионе, в то время как другие являются универсальными и распространены по всему миру.
Виды, которые развились до разделения континентов, распространены по всему миру.
Виды, появившиеся после разделения континентов, встречаются только в определенных регионах планеты.

Ключевые термины

эндемик : уникальный для определенного района или региона; в других местах не встречается
универсальный : виды, которые могут процветать в самых разных условиях окружающей среды
Пангея : суперконтинент, который включал все суши на Земле до триасового периода и распался на Лавразию и Гондвану

Распространение видов

Биогеография — это исследование географического распределения живых существ и абиотических факторов, влияющих на их распространение.Абиотические факторы, такие как температура и осадки, в первую очередь зависят от широты и высоты над уровнем моря. По мере изменения этих абиотических факторов изменяется и состав сообществ растений и животных.

Особенности распространения видов

Экологи, изучающие биогеографию, исследуют закономерности распространения видов. Никаких видов не существует повсюду; например, венерина мухоловка является эндемиком небольшого района в Северной и Южной Каролине. Эндемичный вид — это вид, который естественным образом встречается только в определенной географической области, размер которой обычно ограничен.Другие виды являются универсальными: виды, обитающие в самых разных географических областях; енот, например, является родным для большей части Северной и Центральной Америки.

Поскольку модели распределения видов основаны на биотических и абиотических факторах и их влиянии в течение очень длительных периодов времени, необходимых для эволюции видов, ранние исследования биогеографии были тесно связаны с появлением эволюционного мышления в восемнадцатом веке. Некоторые из наиболее самобытных сообществ растений и животных встречаются в регионах, которые на протяжении миллионов лет были физически разделены географическими барьерами.По оценкам биологов, в Австралии, например, насчитывается от 600 000 до 700 000 видов растений и животных. Примерно 3/4 живых видов растений и млекопитающих являются эндемичными видами, обитающими только в Австралии.

Австралия : Австралия является домом для многих эндемичных видов. (А) валлаби ( Wallabia bicolor ), представитель среднего размера из семейства кенгуру, является сумчатым млекопитающим или сумчатым животным. (B) ехидна ( Tachyglossus aculeatus ) — млекопитающее, откладывающее яйца.

Географическое распределение организмов на планете следует закономерностям, которые лучше всего объясняются эволюцией в сочетании с движением тектонических плит в течение геологического времени. Широкие группы, возникшие до распада суперконтинента Пангея (около 200 миллионов лет назад), распространены по всему миру. Группы, которые возникли после распада, уникально проявляются в регионах планеты, таких как уникальная флора и фауна северных континентов, которые образовались из суперконтинента Лавразия, и южных континентов, которые образовались из суперконтинента Гондвана.Присутствие Proteaceae в Австралии, на юге Африки и в Южной Америке лучше всего объясняется присутствием там семейства растений до распада южного суперконтинента Гондвана.

Биогеография : Семейство растений Proteacea возникло до распада суперконтинента Гондвана. Сегодня представители этого семейства растений встречаются по всему южному полушарию (показано красным).

Палеонтология | Национальное географическое общество

Палеонтология — это изучение истории жизни на Земле на основе окаменелостей.Окаменелости — это останки растений, животных, грибов, бактерий и одноклеточных живых существ, которые были заменены каменным материалом или отпечатками организмов, сохранившимися в горных породах. Палеонтологи используют окаменелости, чтобы понять различные аспекты вымерших и живых организмов. Отдельные окаменелости могут содержать информацию о жизни и окружающей среде организма. Так же, как, например, кольца дерева, каждое кольцо на поверхности раковины устрицы обозначает один год ее жизни. Изучение окаменелостей устриц может помочь палеонтологам выяснить, как долго они жили и в каких условиях.Если бы климат был благоприятным для устриц, они, вероятно, росли быстрее и кольца были бы толще. Если бы устрица боролась за выживание, кольца были бы тоньше. Более тонкие кольца указывают на то, что окружающая среда неблагоприятна для таких организмов, как устрицы — например, слишком теплая или слишком холодная для устриц или не хватает питательных веществ, необходимых для их роста.

Некоторые окаменелости показывают, как жил организм. Например, янтарь — это затвердевшая окаменелая смола дерева. Иногда липкая смола капала по стволу дерева, задерживая пузырьки воздуха, а также мелких насекомых и некоторые организмы размером с лягушек и ящериц.Палеонтологи изучают янтарь, называемый «ископаемой смолой», чтобы увидеть эти полные образцы. Янтарь сохраняет ткани нежнейшие, как крылья стрекозы. Некоторые муравьи попали в янтарь, когда ели листья, что позволило ученым точно знать, что они ели и как. Даже пузырьки воздуха в янтаре ценны для палеонтологов. Анализируя химический состав воздуха, ученые могут определить, было ли поблизости извержение вулкана или другие атмосферные изменения.

О поведении организмов можно судить также по ископаемым останкам.Палеонтологи предполагают, что гадрозавры, динозавры с утиным клювом, жили, например, большими стадами. Они сделали эту гипотезу после наблюдения доказательств социального поведения, включая одно место с примерно 10 000 скелетов.

Ископаемые останки также могут служить свидетельством эволюционной истории организмов. Палеонтологи пришли к выводу, что киты произошли, например, от наземных животных. У окаменелостей вымерших животных, тесно связанных с китами, передние конечности похожи на лопасти, похожие на передние.У них даже есть крошечные задние конечности. Хотя передние конечности этих ископаемых животных в чем-то похожи на ноги, в других отношениях они также сильно похожи на плавники современных китов.

Поддисциплины палеонтологии

В области палеонтологии есть множество дисциплин. Субдисциплина — это специализированная область обучения в рамках более широкого предмета или дисциплины. В случае палеонтологии субдисциплины могут сосредоточиться на конкретном типе окаменелостей или конкретном аспекте земного шара, таком как его климат.

Палеонтология позвоночных

Одним из важных направлений является палеонтология позвоночных, изучение окаменелостей животных с позвоночником. Палеонтологи позвоночных обнаружили и реконструировали скелеты динозавров, черепах, кошек и многих других животных, чтобы показать, как они жили и их эволюционную историю.

Используя свидетельства окаменелостей, палеонтологи позвоночных пришли к выводу, что птерозавры, группа летающих рептилий, могут летать, взмахивая крыльями, а не просто планируя.Реконструированные скелеты птерозавров имеют полые и легкие кости, как у современных птиц.

Один из видов птерозавров, Quetzalcoatlus , считается одним из крупнейших летающих существ в истории. У него был размах крыльев 11 метров (36 футов). У палеонтологов есть конкурирующие теории о том, летал ли и как Quetzalcoatlus . Некоторые палеонтологи утверждают, что летать было слишком тяжело. Другие утверждают, что он мог достаточно хорошо распределять свой вес, чтобы медленно взлетать. Другие ученые говорят, что Quetzalcoatlus был достаточно мускулистым, чтобы быстро летать на короткие расстояния.Эти теории демонстрируют, как палеонтологи позвоночных могут по-разному интерпретировать свидетельства окаменелостей.

Палеонтология беспозвоночных

Палеонтологи беспозвоночных исследуют окаменелости животных без позвоночника — моллюсков, кораллов, членистоногих, таких как крабы и креветки, иглокожих, таких как песчаный доллар и морские звезды, губки и черви. В отличие от позвоночных, у беспозвоночных нет костей — они оставляют после себя свидетельства своего существования в виде окаменелых раковин и экзоскелетов, отпечатков своих мягких частей тела и следов своего движения по земле или дну океана.

Окаменелости беспозвоночных особенно важны для изучения и реконструкции доисторической водной среды. Например, большие сообщества окаменелостей морских беспозвоночных возрастом 200 миллионов лет, обнаруженные в пустынях Невады в Соединенных Штатах, говорят нам, что определенные районы штата были покрыты водой в тот период времени.

Палеоботаника

Палеоботаники изучают окаменелости древних растений. Эти окаменелости могут быть отпечатками растений, оставленными на поверхности скал, или они могут быть частями самих растений, такими как листья и семена, которые были сохранены горным материалом.Эти окаменелости помогают нам понять эволюцию и разнообразие растений, а также являются ключевой частью реконструкции древней окружающей среды и климата, таких дисциплин, как палеоэкология (изучение древней окружающей среды) и палеоклиматология (изучение древнего климата).

На небольшом участке в районе Патагонии в Аргентине палеоботаники обнаружили окаменелости более 100 видов растений, возраст которых составляет около 52 миллионов лет. До этого открытия многие ученые говорили, что биологическое разнообразие Южной Америки является результатом того, что ледники разделили континент на изолированные экосистемные «острова» два миллиона лет назад.Окаменелости листьев Патагонии могут опровергнуть эту теорию. У палеоботаников теперь есть доказательства того, что разнообразие видов растений на континенте существовало за 50 миллионов лет до конца последнего ледникового периода.

Некоторые окаменелости растений находятся в твердых кусках, называемых угольными шарами. Уголь, ископаемое топливо, образуется из остатков разложившихся растений. Угольные шары также образуются из растительных остатков лесов и болот, но эти материалы не превратились в уголь. Они медленно окаменели или были заменены камнем.Угольные шары, найденные в угольных месторождениях или рядом с ними, сохраняют свидетельства существования различных растений, из которых состоял уголь, что делает их важными для изучения древней окружающей среды и понимания важного источника энергии.

Микропалеонтология

Микропалеонтология — это исследование окаменелостей микроскопических организмов, таких как протисты, водоросли, крошечные ракообразные и пыльца. Микропалеонтологи используют мощные электронные микроскопы для изучения микрофоссилий, размер которых обычно меньше четырех миллиметров (0.16 дюймов). Виды микрофоссилий, как правило, недолговечны и многочисленны там, где они встречаются, что делает их полезными для определения слоев горных пород одного возраста — процесса, известного как биостратиграфия. Химический состав некоторых микрофоссилий можно использовать для изучения окружающей среды, когда организм был жив, что делает их важными для палеоклиматологии.

Микропалеонтологи изучают раковины глубоководных микроорганизмов, чтобы понять, как изменился климат Земли. Ракушки накапливаются на дне океана после гибели организмов.Поскольку организмы черпают элементы для своих раковин из окружающей воды океана, состав раковин отражает текущий состав океана. Путем химического анализа раковин палеонтологи могут определить количество кислорода, углерода и других средств жизнеобеспечения. питательные вещества в океане, когда раковины развивались. Затем они могут сравнивать снаряды из одного периода времени в другой или из одной географической области в другую. Различия в химическом составе океана могут быть хорошими индикаторами различий климата.

Микропалеонтологи часто изучают самые старые окаменелости на Земле. Самые старые окаменелости принадлежат цианобактериям, иногда их называют сине-зелеными водорослями или прудовой пеной. Цианобактерии росли в мелководных океанах, когда Земля еще охлаждалась, миллиарды лет назад. Окаменелости, образованные цианобактериями, называются строматолитами. Самые старые окаменелости на Земле — это строматолиты, обнаруженные в западной Австралии, возраст которых составляет 3,5 миллиарда лет.

История палеонтологии

На протяжении всей истории человечества окаменелости использовались, изучались и понимались по-разному.Ранние цивилизации использовали окаменелости в декоративных или религиозных целях, но не всегда понимали, откуда они взялись.

Хотя некоторые древнегреческие и римские ученые признали, что окаменелости были остатками форм жизни, многие ранние ученые полагали, что окаменелости были свидетельством существования мифологических существ, таких как драконы. Со средних веков до начала 1700-х годов окаменелости считались творениями дьявола или высшей силы. Многие считали, что останки обладают особой лечебной или разрушительной силой.Многие ученые также полагали, что окаменелости остались после Ноева потопа и других бедствий, описанных в священной книге на иврите.

Некоторые древние ученые действительно понимали, что такое окаменелости, и смогли сформулировать сложные гипотезы, основанные на свидетельствах окаменелостей. Греческий биолог Ксенофан обнаружил морские ракушки на суше и пришел к выводу, что земля когда-то была морским дном. Примечательно, что китайский ученый Шен Куо смог использовать окаменелые бамбуковые частицы, чтобы сформировать теорию изменения климата.

Формальная наука палеонтология — сбор и описание окаменелостей — началась в 1700-х годах, в период, известный как Эпоха Просвещения.Ученые начали описывать и наносить на карту скальные образования и классифицировать окаменелости. Геологи обнаружили, что слои горных пород были продуктом длительных периодов накопления отложений, а не результатом единичных событий или катастроф. В начале 1800-х годов Жорж Кювье и Уильям Смит, считавшиеся пионерами палеонтологии, обнаружили, что слои горных пород в разных областях можно сравнивать и сопоставлять на основе их окаменелостей.

Позднее в том же веке работы Чарльза Лайеля и Чарльза Дарвина сильно повлияли на понимание обществом истории Земли и ее организмов.В «Принципах геологии » Лайеля говорится, что окаменелости в одном слое горных пород были похожи, но окаменелости в других слоях горных пород были разными. Эту последовательность можно использовать для демонстрации взаимосвязей между похожими слоями горных пород, разделенными большими расстояниями. Окаменелости, обнаруженные в Южной Америке, могут иметь больше общего с окаменелостями из Африки, чем окаменелости из различных слоев горных пород поблизости.

В книге Дарвина «О происхождении видов» наблюдалась примерно такая же последовательность в живом мире.Дарвин предположил, что новые виды со временем эволюционируют. Новые открытия окаменелостей подтвердили теорию Дарвина о том, что существа, жившие в далеком прошлом, отличались от существ, живущих сегодня, но иногда взаимосвязаны с ними. Эта теория позволила палеонтологам изучать живые организмы в поисках ключей к пониманию окаменелостей. У Archeopteryx , например, были крылья, как у птицы, но были другие особенности (например, зубы), типичные для типа динозавров, называемых теропод. В настоящее время считается очень ранней птицей, Archeopteryx сохраняет больше сходства с тероподами, чем любая современная птица.Изучение физических характеристик Archeopteryx — это пример того, как палеонтологи и другие ученые устанавливают последовательность или порядок эволюции одного вида по отношению к другому.

Датирование слоев горных пород и окаменелостей произвело революцию после открытия радиоактивности в конце 1800-х годов. Используя процесс, известный как радиометрическое датирование, ученые могут определить возраст слоя горной породы, исследуя, как определенные атомы в породе изменились с момента ее образования.Когда атомы меняются, они испускают разные уровни радиоактивности. Изменения радиоактивности стандартны и могут быть точно измерены в единицах времени.

Измеряя радиоактивный материал в древнем образце и сравнивая его с текущим образцом, ученые могут подсчитать, сколько времени прошло. Радиометрическое датирование позволяет определить возраст слоев горных пород, которые затем можно использовать для определения возраста окаменелостей.

Палеонтологи использовали радиометрическое датирование для изучения окаменелой яичной скорлупы Genyornis , вымершей птицы из Австралии.Они обнаружили, что Genyornis вымерли между 40 000 и 50 000 лет назад. Ископаемые остатки растений и других организмов в этом регионе показывают, что во время вымирания этой большой нелетающей птицы было в изобилии пищи. Климатические изменения были слишком медленными, чтобы объяснить относительно быстрое исчезновение.

Изучая человеческие окаменелости и древние австралийские наскальные рисунки, датированные тем же периодом времени, палеонтологи выдвинули гипотезу, что люди — самые ранние люди, населявшие Австралию — могли способствовать исчезновению Genyornis .

Палеонтология сегодня

Современные палеонтологи имеют множество инструментов, которые помогают им обнаруживать, исследовать и описывать окаменелости. Электронные микроскопы позволяют палеонтологам изучать мельчайшие детали мельчайших окаменелостей. Рентгеновские аппараты и компьютерные томографы выявляют внутренние структуры окаменелостей. Продвинутые компьютерные программы могут анализировать данные об окаменелостях, восстанавливать скелеты и визуализировать тела и движения вымерших организмов.

Палеонтологи и биологи использовали компьютерную томографию для изучения сохранившегося трупа мамонта, обнаруженного в Сибири в 2007 году.Компьютерный томограф позволяет ученым создавать трехмерные изображения костей и тканей организма. Используя эту технологию, ученые смогли увидеть, что у мамонта были здоровые зубы, кости и мышечная ткань. Однако легкие и туловище животного были полны грязи и мусора. Ученые предположили, что животное было здоровым, но, скорее всего, задохнулось в мутной реке или озере.

Ученые могут даже извлекать генетический материал из костей и тканей.

Палеонтологи сделали замечательное генетическое открытие, когда кости Tyrannosaurus rex были сломаны во время раскопок в 1990-х годах.Внутри костей была обнаружена мягкая ткань. Мягкая ткань — это фактическая соединительная ткань организма, такая как мышцы, жир и кровь. Мягкие ткани редко сохраняются во время окаменелости. Палеонтологи обычно вынуждены полагаться на окаменелые останки — горные породы. Палеонтологи теперь надеются использовать это редкое открытие ткани возрастом 68 миллионов лет для изучения биологии и, возможно, даже ДНК T. rex .

Даже несмотря на все эти достижения, палеонтологи по-прежнему делают важные открытия, используя простые инструменты и базовые методы в этой области.

Национальное географическое общество поддерживает полевые работы в области палеонтологии по всему миру. Начинающий исследователь Зересенай «Зерай» Алемсегед проводит исследования на севере Эфиопии. Там Алемсегед и его коллеги раскапывают и изучают окаменелости, которые способствуют пониманию эволюции человека.

Новый исследователь Болорцецег Минджин — палеонтолог, нашедший окаменелости динозавров, древних млекопитающих и даже кораллы в пустыне Гоби в Монголии. Она также занимается обучением монгольских студентов динозаврам на их заднем дворе и надеется открыть в стране палеонтологический музей.

Многие места раскопок предлагают посетителям возможность понаблюдать за работой палеонтологов в полевых условиях, в том числе следующие участки в США: место раскопок Серых окаменелостей в Грей, Теннесси; ямы La Brea Tar в Лос-Анджелесе, Калифорния; и ископаемые пласты Ashfall в Рояле, Небраска.

Доказательства не подтверждают теорию эволюции

Как президент Центра исследований и перспектив науки (CEP) я хотел бы представить некоторые аргументы, которые, как я полагаю, указывают на то, что теория эволюции вот-вот рухнет.Центр представляет собой католическую организацию, в которую входят 700 человек, связанных с учеными, оспаривающими эволюцию.

Папа Пий XII (Humani Generis, 1950) постановил, что аргументы как за, так и против теории эволюции должны обсуждаться со всей справедливостью и сдержанностью экспертами как в области теологии, так и в науке. Комиссия для обсуждения этого вопроса еще не сформирована. Когда это произойдет, ему придется решить следующую ситуацию:

1) Не существует эмпирических доказательств того, что макроэволюция (то есть эволюция от одного особого вида организмов к другому) происходит в настоящее время или когда-либо происходила в прошлом.Никто за всю историю человечества не видел этого.

Эволюционист-антрополог Джеффри Х. Шварц заявил в своей книге 1999 года «Внезапное происхождение». . . что, за исключением утверждения Добжан ского о новом виде плодовых мух (микроэволюция, а не макроэволюция), образование нового вида каким-либо механизмом никогда не наблюдалось.

2) Нет переходных окаменелостей.Если бы эволюция имела место, должно было бы существовать множество переходных структур, сохранившихся в окаменелой форме, регистрирующих стадии развития от одного типа организмов к другому.

Например, предполагается, что беспозвоночные превратились в позвоночных, пройдя множество промежуточных стадий. Летопись окаменелостей не документирует такие переходы.

Тем не менее, существует бесчисленное количество миллионов окаменелостей, и все они непереходные.Профессор Шварц утверждает, что вместо того, чтобы заполнить пробелы в летописи окаменелостей так называемыми недостающими звеньями, большинство палеонтологов столкнулись с ситуацией, когда в летописи окаменелостей оставались только пробелы без каких-либо доказательств трансформационных промежуточных звеньев между задокументированными окаменелыми видами. Не только отсутствуют связи, но и профессиональные эволюционисты теперь признают, что они даже не могут представить себе, как один вид может быть связан с другим.

В обзоре американских ученых на книгу Генри Джи «В поисках глубокого времени» Питер Дж.Боулер пишет: «Мы не можем идентифицировать предков или« недостающие звенья », и мы не можем разработать проверяемые теории того, как происходили определенные эпизоды эволюции.

«Ну и делаешь, он непреклонен в том, что все популярные истории о том, как первые земноводные завоевали сушу, как птицы развили крылья и перья для полета, как вымерли динозавры и как люди произошли от обезьян, — всего лишь продукты нашего воображения. предрассудками и предубеждениями »(том 88, март-апрель 2000 г., стр. 169).

3) Нет никаких свидетельств эволюции на молекулярном уровне. Даже имея данные о последовательностях ДНК, у нас нет прямого доступа к процессам эволюции, поэтому объективная реконструкция исчезнувшего прошлого может быть достигнута только с помощью творческого воображения (Н.А. Такахата, Генетическая перспектива происхождения и истории людей — Ежегодный обзор экологии и Систематика; том 26, 1995, стр. 34).

ДНК и другие генетические свидетельства в качестве доказательства эволюции оказались несовместимыми с летописью окаменелостей и сравнительной морфологией этих существ.

Антрополог доктор Роджер Левин прокомментировал: «Общий эффект состоит в том, что молекулярная филогенетика отнюдь не так проста, как считали ее первопроходцы … Византийская динамика изменения генома имеет много других последствий для молекулярной филогенетики, включая тот факт, что разные гены говорят об этом. разные истории »(« Семейная вражда », New Scientist, том 157, 24 января 1998 г., стр. 39).

4) Геологическая шкала времени подвергается сомнению.Теория эволюции зависит от большого возраста горных пород, рассчитанного по геологической шкале времени. Эта шкала была основана на принципах геологии, недавно признанных недействительными в результате лабораторных экспериментов. (Французская академия наук 1986, 1988, Геологическое общество 1993, Fusion, май-июнь 2000).

Если бы этот факт был известен в XIX веке, Дарвин никогда бы не сформулировал свою теорию. Эволюция зависит от геологических формаций, на формирование которых уходят миллионы лет, и друг Дарвина, геолог Чарльз Лайель, изложил в те годы свои принципы геологии.Именно эти принципы сейчас опровергаются.

Новые знания геологии позволяют реконструировать первоначальные условия, в которых формировались горные породы. Эти исходные условия включают время, необходимое для формирования. В реконструкциях показано, что затраченное время исчисляется неделями или даже днями, а не миллионами лет (см. Www.geology.ref.ac/berthault)

5) Эволюция игнорирует законы физики.Предполагаемый эволюционный процесс нарушает самый универсальный и наиболее доказанный закон физики — закон увеличения энтропии, известный как второй закон термодинамики.

Он применяется не только к физическим и химическим системам, но также к биологическим и геологическим системам, фактически ко всем системам без исключения. Закон гласит, что все системы имеют тенденцию к потере порядка. Они идут к дезорганизации и потере сложности.

Таким образом, закон возрастающей энтропии исключает эволюцию, потому что ожидается, что все эволюционные системы будут увеличиваться в порядке и сложности.

Физики Э. Либ и Якоб Ингвасон объясняют: «Ни одного исключения из второго закона термодинамики, даже крошечного, не было найдено. Модели должны иметь логическое основание, независимое от того факта, что материя состоит из взаимодействующих частиц »(« Свежий взгляд на энтропию и второй закон термодинамики », Physics Today, vol 53, April 2000, p32).

Несмотря на вышесказанное и многие другие факты, натуралистическое происхождение человечества и космоса продолжает подтверждаться теорией эволюции. Студентам преподавалась идея, что все эволюционировало, даже религия, привела к массовому упадку веры и безудержному материализму. Множество противоположных аргументов воздерживаются.

Незавершенный синтез ?: Палеонтология и эволюционная биология в 20 веке

Если бы кто-нибудь спросил палеонтолога — даже такого откровенного, как Гулд или Элдридж, — было ли палеонтология лучше или хуже как теоретическая, эволюционная дисциплина после 1944 года, он в противном случае она без колебаний заявила бы, что это было бы лучше, с большим отрывом.Большая заслуга в этом принадлежит Симпсону, чей темп и режим действительно вдохновили на новый подход к эволюционным вопросам в палеонтологии. И не заблуждайтесь: до 1940-х годов палеонтология была явно второсортной дисциплиной в глазах многих дарвиновских биологов. Возьмем, к примеру, пренебрежительный тон Томаса Ханта Моргана, который в 1916 году заметил, что:

Генетик говорит палеонтологу, так как вы не знаете, и по характеру вашего случая вы никогда не сможете узнать, есть ли у вас различия. [в серии окаменелостей] обусловлены одним изменением или тысячей, вы не можете с уверенностью сказать нам что-либо о наследственных единицах, которые сделали возможным процесс эволюции.А без этого знания не может быть понимания причин эволюции. (Morgan 1916, стр. 27)

Точно так же, несмотря на то, что он протянул руку явно дружественной руки в Evolution: The Modern Synthesis , Хаксли быстро забрал его всего несколькими страницами позже, написав, что «палеонтология имеет такую природу, что ее данные сами по себе не могут пролить свет на генетику или селекцию…. Все, что может палеонтология… это утверждать, что в отношении типа организмов, которые она изучает, эволюционные методы, предложенные генетиками и эволюционистами, не должны противоречить ее данным »(Huxley 1942, p.38).

Неудивительно, что введение Симпсоном Tempo и Mode охарактеризовало прошлые отношения между палеонтологами и биологами в таком негативном свете:

Не так давно палеонтологи считали, что генетик — это человек, который запирается в комнате, опускал шторы, смотрел, как маленькие мухи бегают по бутылкам с молоком, и думал, что он изучает природу… С другой стороны, генетики заявили, что палеонтология не имеет дальнейшего вклада в биологию, что ее единственная цель — полная демонстрация истины эволюции, и что это предмет слишком чисто описательный, чтобы заслужить название «наука».”(Симпсон, 1944, стр. Xv)

Хотя характеристика Симпсона не описывала позицию всех биологов (и палеонтологи предыдущей эпохи не пренебрегали полностью эволюционной теорией), корни этого отношения можно проследить вплоть до Дарвина, который в г. Происхождение видов , известное высказывание:

Мы не имеем права ожидать найти в наших геологических формациях бесконечное количество тех прекрасных переходных форм, которые, согласно моей теории, несомненно, соединили все прошлые и настоящие виды одной и той же группы. в одну длинную и разветвленную цепочку жизни….[Скорее] нам следует только искать несколько связей, некоторые более тесно, а некоторые более отдаленно связанные друг с другом; и эти связи, пусть даже такие близкие, если бы они были обнаружены на разных стадиях одного и того же образования, большинство палеонтологов причислили бы к отдельным видам. (Дарвин 1859, стр. 301–302)

Таким образом, с самого начала современной эволюционной биологии существовали глубокие подозрения относительно способности палеонтологии внести какой-либо вклад в эволюционную теорию — подозрения, которые, в конце концов, не были полностью преодолены в ходе Синтеза.

Однако это не означает, что все палеонтологи соглашались с этим смутным взглядом на роль палеонтологии или что они довольствовались своей дисциплиной, чтобы просто подыгрывать биологии. За десятилетия до Tempo and Mode, ряд выдающихся палеонтологов — от австрийца Отенио Абеля и немцев Отто Шиндевольфа и Карла Берлена до американцев Генри Фэрфилда Осборна, Уильяма Диллера Мэтью и Б. защиты роли палеонтологии в эволюционных исследованиях (Сепкоски 2012, стр.25–33). На карту было поставлено не только концептуальное положение палеонтологии, но и ее институциональные отношения с биологией и геологией: как сказал Хауэлл в своем президентском послании Палеонтологическому обществу в 1945 году, вместо того, чтобы рассматривать себя «как простых служанок геологии и геологии». воспринимайте палеонтологию как не более чем хвост геологической собаки », палеонтологи должны рассматривать свою дисциплину как« науку-сестру биологии »и« независимую науку, достойную признания как таковую »(Howell 1945, p.375). Поэтому после того, как Абель впервые ввел этот термин, ряд палеонтологов, включая Симпсона и, в конечном итоге, Ньюэлла, начали называть биологически ориентированную эволюционную палеонтологию «палеобиологией». ^{Footnote 2}

Несмотря на всего 217 страниц текста, Simpson Tempo and Mode задался целью наметить новый курс палеонтологии, который окажется чрезвычайно успешным в следующие десятилетия. Симпсон пришел к этому проекту как выдающийся палеонтолог позвоночных, глубоко укоренившийся в эволюционных традициях Осборна и Мэтью, его предшественников из Американского музея естественной истории; он также, в отличие от большинства англоязычных палеонтологов того времени, хорошо разбирался в теоретической немецкоязычной палеонтологии Абеля, Шиндевольфа и других.Но, по его собственному мнению, решающим вдохновением для его манифеста стало чтение Добжанского 1937 г. объяснительный (причинный) синтез и менее исключительно в соответствии с направлениями, более близкими к традиционным для палеонтологии »(цитируется по Mayr and Provine 1980, p. 456). В частности, Симпсон осознал, что революция, происходящая в популяционной генетике, дает палеонтологам возможность переосмыслить летопись окаменелостей в терминах генетики вымерших популяций, а не просто в виде морфологических рядов.Другими словами, Симпсон спросил, как, учитывая морфологические изменения, которые можно наблюдать в окаменелостях, такие изменения могут выявить закономерности в темпе (темпе) и способе (механизме) эволюции. Что особенно важно, он считал, что, учитывая гораздо более длительные временные рамки, палеонтология может уникальным образом выявить причинные особенности эволюции, которые биология или генетика не могли уловить. Это был самый сильный аргумент, который палеонтолог мог бы привести в пользу выдающейся роли своей дисциплины в зарождающемся синтезе.

Tempo и Mode внесли ряд важных теоретических вкладов, включая разработку концепции Сьюэлла Райта об «адаптивном ландшафте», который Симпсон описал как «ландшафты выбора», которые можно сопоставить с геологическим временем, чтобы выявить направленные эволюционные тенденции. Здесь он утверждал — в соответствии с точками зрения Майра и Добжанского, — что дарвиновские селективные механизмы могут объяснить такие тенденции, вбивая последний гвоздь в гроб направленных эволюционных теорий, таких как ламаркизм и ортогенез.Его, пожалуй, самые влиятельные аргументы были связаны со скоростью эволюции, которая, как он утверждал, могла значительно различаться в разных линиях в разное время. Используя метод, известный как анализ выживаемости (заимствованный из актуарной практики компаний по страхованию жизни), Симпсон построил кривые, оценивающие продолжительность жизни определенных таксономических групп (скажем, двустворчатых моллюсков в сравнении с наземными хищниками). Эти кривые позволили ему оценить среднюю продолжительность эволюции конкретных таксонов, выявив различия (например, двустворчатые моллюски, как правило, были намного дольше, чем млекопитающие), а также общие черты в моделях эволюционного развития.В частности, он отметил, что общие закономерности выживаемости имеют тенденцию следовать той же падающей параболической кривой: несмотря на различную общую продолжительность жизни, более высокие таксоны имеют тенденцию сначала резко сокращаться, а затем сохраняться с несколькими оставшимися группами в течение длительного периода времени.

Этот подход к анализу выживаемости стал важной особенностью более поздней эволюционной палеобиологии, особенно в руках таких ученых, как Ли Ван Вален (аспирант Симпсона в Колумбии) и Дэвид Рауп.Но более важное значение имела методология, которую использовал Симпсон, которая имела явно количественную ориентацию на моделирование. Симпсон считал, что одной из основных причин второразрядного статуса палеонтологии было отсутствие математической сложности; действительно, он обращался к этому вопросу в более раннем учебнике, Quantitative Zoology , в соавторстве с его женой Энн Роу, который пытался научить палеонтологов и других студентов естествознания базовым статистическим методам (Simpson and Roe 1939).В видении Симпсона палеонтология должна быть дисциплиной, которая анализирует ископаемые данные для выявления эволюционных закономерностей, а не просто производит описательный морфологический или таксономический анализ самих ископаемых. Это очень соответствовало более широким тенденциям в «популяционной» биологии, которая приобрела большую количественную строгость благодаря работам Р. А. Фишера, Дж. Б. С. Холдейна, Сьюэлла Райта и других в первые несколько десятилетий 20-го века (Provine 1971). Он также был вдохновлен современной статистической систематикой и анализом характера, продвигаемым немецкими палеонтологами, в том числе Сержем фон Бубноффом и Рудольфом Ведекиндом, которых Симпсон с благодарностью цитировал в Quantitative Zoology (Tamborini 2019).Если Симпсону можно приписать единственное крупное достижение в синтезе палеонтологии с генетикой и популяционной биологией, так это в применении определенной количественной строгости к палеонтологии, чтобы члены этой дисциплины могли говорить на том же «языке», что и другие биологи-эволюционисты. Как сказал Гулд много лет спустя: «Использование количественной информации явилось вторым по значимости отклонением Симпсона от традиционных палеонтологических практик…». Симпсон представил новый стиль количественной оценки, используя модели (часто по аналогии) из демографии и популяционной генетики и применяя их к крупномасштабным моделям разнообразия в истории жизни »(Gould 1980a, pp.158–159).

Невозможно переоценить важность этого подхода для более поздних исследований палеобиологии во время ее «революционного» периода в 1970-х и 1980-х годах: с середины 1970-х годов заниматься палеобиологией означало изучать закономерности диверсификации в количественном отношении. Сам Симпсон, возможно, не достиг поразительных результатов своих более поздних последователей (или даже своих собственных коллег, таких как Ньюэлл), но Tempo and Mode — и более поздний Major Features of Evolution — читался почти каждым молодым палеобиологом в период с 1950 года. и 1980 г. и послужили решающим вдохновением для количественного ответа на большие эволюционные вопросы.Более поздние палеобиологи обладали преимуществами более крупных баз данных окаменелостей, более сложных (многомерных) статистических методов и, конечно же, цифровых компьютеров. Но Симпсон был бесспорным крестным отцом этого более позднего движения, и сомнительно, что революция 1970-х могла произойти без него.

Это, однако, не отвечает на вопрос, достиг ли в свое время Симпсона подлинного синтеза палеонтологии с эволюционной биологией — фактически, это справедливо напрашивается.Один из способов решения этой проблемы — изучить, насколько комфортно собственные взгляды Симпсона на эволюцию вписываются в синтетическую «ортодоксию», проповедуемую Майром и Добжанским. Во многом они это сделали: Симпсон последовательно настаивал на том, что популяционный подход должен доминировать в палеонтологии, и утверждал, что макроэволюция, то есть долгосрочные закономерности эволюционного развития, может быть объяснена неодарвинистскими микроэволюционными генетическими механизмами отбора и дрейфа. Однако в одном важном отношении Tempo и Mode расходились с точкой зрения Майра и Добжанского, которые в основном придерживались предположения Дарвина о том, что серьезные разрывы в летописи окаменелостей были артефактом несовершенного процесса сохранения.Как выразился Симпсон: «Развитие разрывов между видами и родами, а иногда и между еще более высокими категориями, настолько регулярно следует одному типу закономерностей, что разумно сделать вывод, что это нормально и что последовательности, отсутствующие в записи, будут иметь тенденцию к следуйте почти тому же образцу…. Лицо летописи окаменелостей действительно предполагает нормальную прерывность на всех уровнях »(Simpson 1944, стр. 98–99). Или, как он поразительно заявил, «неполнота — это важная информация, и … ее можно изучать с пользой» (Simpson 1944, стр.105).

Основываясь на наблюдении такого рода структурных разрывов в летописи окаменелостей, Симпсон предположил, что эволюция протекает с двумя различными темпами: либо медленно (брадителический), что характерно для большинства ветвей, либо более быстро (тахителический), что проявляется в значительное меньшинство случаев. Чтобы объяснить последнее — когда эволюция происходит очень быстро, оставляя несколько промежуточных стадий в летописи окаменелостей, Симпсон представил то, что Гулд назвал «своим наиболее ярким и оригинальным вкладом»: квантовая эволюция (Gould 1980a, p.164). Согласно Симпсону, случаи быстрой эволюции можно объяснить, если представить себе небольшую генетически изолированную популяцию, которая приходит в состояние неравновесия, где она оказывается в «неадаптивной» части ландшафта отбора. Посредством случайных генетических мутаций, отбора и дрейфа эту популяцию можно подтянуть к адаптивному пику (например, эволюционировать) гораздо быстрее, чем более крупную популяцию с большим географическим диапазоном и генетическим разнообразием. Он не предлагал никаких ускоренных генетических механизмов, таких как Герман Дж.Мюллер критиковал генетические скачки, но просто указал на то, что нормальные дарвиновские процессы в некоторых случаях могут работать быстрее. В самом деле, эта идея была поддержана самим Майром как в «Систематике », так и в «Происхождении видов », а также в более поздней важной статье об аллопатрическом видообразовании (Mayr 1954). Однако, хотя квантовая эволюция Симпсона не обязательно бросала вызов синтетической ортодоксии, его общее видение, в которое она вписывалась, было, как выразился Гулд, в широком смысле плюралистическим: «Он хотел представить макроэволюцию как потенциальный результат микроэволюционных процессов, а не полагаться на какие-либо догмы. единый процесс.Хотя он отдавал предпочтение отбору к адаптации как основной (и доминирующей) теме, он явно отрицал, что вся эволюция адаптивна и находится под избирательным контролем »(Gould 1980a, p. 165).

Именно по этой причине, как утверждал Гулд, Симпсона пришлось «дисциплинировать» Майром и другими архитекторами Synthesis в период его «упрочнения» в 1950-х годах. Наиболее ярким свидетельством этого является тот факт, что, хотя квантовая эволюция была представлена как главный вывод Tempo и Mode , она была практически проигнорирована в пересмотренной версии Major Features of Evolution 1953 года.Вместо этого Симпсон теперь утверждал, что «филетическое разделение родословных, включая те, из которых позже развиваются высшие категории до высших, происходит, таким образом, путем видообразования в их основе…». Палеонтологические данные не могут исключить возможность исключений, но они подтверждают вывод на конкретных примерах, и в записях нет ничего, что требовало бы или предлагало исключения »(Симпсон 1953, стр. 385). Квантовая эволюция, описанная в Tempo и Mode как «доминирующий и наиболее важный процесс в происхождении таксономических единиц» (Simpson 1944, стр.206), теперь характеризовался просто как «предельный случай филетической эволюции» (Simpson 1953, стр. 389).

Симпсон оставил в своих записях и письмах несколько подсказок о том, что изменило его мнение, поэтому трудно — хотя и соблазнительно — рассуждать о очевидно резком повороте лица. Интерпретация Гулда состоит в том, что Симпсон просто капитулировал перед давлением Майра, Добжанского и других, чтобы избежать даже малейшего подозрения в отклонении от селекционистской ортодоксии Синтеза; Хотя эта гипотеза правдоподобна, документации, прямо подтверждающей ее, нет.Однако бесспорно, что выбор Симпсона значительно опровергает аргументы Tempo и Mode в пользу дисциплинарной автономии палеонтологии в рамках эволюционной биологии. Квантовая эволюция явилась главным примером оригинального, теоретического результата, который палеонтология могла внести: паттерн эволюции, не обнаруживаемый методами популяционных биологов и генетиков. Неявно позиция Major Features , кажется, указывает на то, что палеонтология, в конце концов, должна довольствоваться документированием постепенных, филетических паттернов эволюции, экстраполированных из исследований живых популяций.Я думаю, что в конечном счете нет необходимости размышлять о мотивах самого Симпсона для изменения взглядов, поскольку бесспорно, что это была, по крайней мере, интерпретация, которую сдвиг спровоцировал у многих более поздних палеонтологов. В самом деле, несколько палеобиологов, работавших в революционную эпоху, сообщили, что прочитали Tempo и Mode только после того, как усвоили Major Features и были поражены радикальным характером аргументов предыдущей книги. ^{Footnote 3} В некоторых случаях (как в случае с Гулдом и Элдриджем) именно чтение Tempo и Mode вдохновило их собственные радикальные предложения, такие как теория прерывистого равновесия.Таким образом, какими бы ни были намерения Симпсона, более поздние палеобиологи, такие как Гулд, сообщили, что Симпсон «объединил палеонтологию с эволюционной теорией, но действительно дорогой ценой — ценой признания того, что никакая фундаментальная теория не может возникнуть в результате изучения основных событий. и закономерности в истории жизни »(Gould 1980a, p. 170).

15 ответов на креационистскую чепуху

Когда Чарльз Дарвин представил теорию эволюции посредством естественного отбора 158 лет назад, ученые того времени яростно спорили по этому поводу, но многочисленные свидетельства из палеонтологии, генетики, зоологии, молекулярной биологии и других областей постепенно установил истину эволюции вне разумных сомнений.Сегодня эта битва выиграна повсюду, за исключением воображения публики. Как ни странно, в 21 веке в самой развитой в научном отношении стране, которую когда-либо знал мир, креационисты все еще могут убеждать политиков, судей и простых граждан в том, что эволюция — ошибочная, плохо обоснованная фантазия. Они лоббируют идеи креационистов, такие как «разумный замысел», в качестве альтернативы эволюции в научных классах. Когда эта статья впервые попала в печать в 2002 году, Совет по образованию штата Огайо обсуждал, следует ли санкционировать такое изменение.Выдающиеся антиэволюционисты того времени, такие как Филип Э. Джонсон, профессор права Калифорнийского университета в Беркли и автор книги Дарвин по делу , признали, что они намеревались использовать теорию разумного замысла в качестве «клина» для открытие естественных классов для дискуссий о Боге.

Хорошая новость заключается в том, что в 2005 году историческое судебное дело Китцмиллер против Дувра в Харрисбурге, штат Пенсильвания, установило обязательный прецедент, согласно которому преподавание разумного замысла в государственных школах США является неконституционным, поскольку эта идея является в основе своей религиозной, а не научной.Плохая новость заключается в том, что в ответ креационисты заново изобрели свое движение и продолжили свое движение. Когда они потеряли способность утверждать, что креационистские идеи являются достоверной наукой, они перешли к утверждению, что они только поддерживают «академическую свободу». Хуже того, чтобы еще больше скрыть религиозные корни своего сопротивления, они теперь настаивают на «критическом анализе» изменения климата, исследованиях клонирования и других научных начинаниях, которые они называют культурно репрессивными.

Следовательно, осажденные учителя и другие люди все еще могут оказаться на месте, защищая эволюцию и опровергая креационизм под каким бы то ни было именем.Аргументы креационистов, как правило, обманчивы и основаны на непонимании эволюции (или откровенной лжи о ней). Тем не менее, даже если их возражения неубедительны, количество и разнообразие возражений могут поставить в невыгодное положение даже хорошо информированных людей. Следующий список резюмирует и опровергает некоторые из наиболее распространенных «научных» аргументов, выдвигаемых против эволюции. Он также направляет читателей к дополнительным источникам информации и объясняет, почему науке о сотворении нет места в классе. Эти ответы сами по себе, вероятно, не изменят мнения тех, кто настроен против эволюции.Но они могут помочь информировать тех, кто искренне открыт для аргументов, и они могут помочь любому, кто хочет конструктивно участвовать в этой важной борьбе за научную целостность нашей цивилизации.

1. Эволюция — это только теория. Это не факт или научный закон.

Многие люди узнали в начальной школе, что теория находится в середине иерархии достоверности — выше простой гипотезы, но ниже закона. Однако ученые не используют эти термины таким образом.Согласно Национальной академии наук (НАН), научная теория — это «хорошо обоснованное объяснение некоторых аспектов природного мира, которое может включать в себя факты, законы, выводы и проверенные гипотезы». Никакое количество подтверждений не превращает теорию в закон, который является описательным обобщением о природе. Поэтому, когда ученые говорят о теории эволюции — или атомной теории, или теории относительности, если на то пошло, — они не выражают сомнений в ее истинности.

В дополнение к теории эволюции, означающей идею происхождения с модификацией, можно также говорить о факте эволюции.NAS определяет факт как «наблюдение, которое неоднократно подтверждалось и для всех практических целей принимается как« истинное »». Летопись окаменелостей и множество других свидетельств свидетельствуют о том, что организмы эволюционировали с течением времени. Хотя никто не наблюдал этих преобразований, косвенные доказательства ясны, недвусмысленны и убедительны.

Все науки часто полагаются на косвенные свидетельства. Например, физики не могут видеть субатомные частицы напрямую, поэтому они проверяют их существование, наблюдая за контрольными следами, которые частицы оставляют в облачных камерах.Отсутствие прямого наблюдения не делает выводы физиков менее определенными.

2. Естественный отбор основан на круговой аргументации: наиболее приспособленными являются те, кто выживает, а те, кто выживают, считаются наиболее приспособленными.

«Выживание наиболее приспособленных» — это разговорный способ описания естественного отбора, но более техническое описание говорит о различных уровнях выживаемости и воспроизводства. То есть, вместо того, чтобы называть виды более или менее подходящими, можно описать, сколько потомства они могут оставить при данных обстоятельствах.Бросьте быстро размножающуюся пару зябликов с маленьким клювом и пару медленно размножающихся зябликов с большим клювом на остров, полный пищевых семян. В течение нескольких поколений заводчики быстрого размножения могут контролировать больше пищевых ресурсов. Тем не менее, если большие клювы легче раздавливают семена, преимущество может оказаться у медлительных селекционеров. Питер Грант и Розмари Грант из Принстонского университета, проводя новаторские исследования зябликов на Гальпагосских островах, наблюдали подобные изменения популяции в дикой природе.

Ключевым моментом является то, что адаптивная приспособленность может быть определена без привязки к выживанию: большие клювы лучше приспособлены для измельчения семян, независимо от того, имеет ли этот признак ценность для выживания в данных обстоятельствах.

3. Эволюция ненаучна, потому что ее нельзя проверить или опровергнуть. Он заявляет о событиях, которые не наблюдались и которые никогда не могут быть воссозданы.

Это полное игнорирование эволюции игнорирует важные различия, которые делят эту область, по крайней мере, на две широкие области: микроэволюцию и макроэволюцию. Микроэволюция рассматривает изменения внутри видов с течением времени — изменения, которые могут быть прелюдией к видообразованию, происхождению новых видов. Макроэволюция изучает, как меняются таксономические группы выше уровня видов.Его доказательства часто основываются на летописи окаменелостей и сравнениях ДНК, чтобы реконструировать, как различные организмы могут быть связаны между собой.

В наши дни даже большинство креационистов признают, что микроэволюция подтверждена тестами в лаборатории (например, исследования клеток, растений и плодовых мух) и в полевых условиях (как в исследованиях Грантов по эволюции формы клюва у гальпагосских зябликов). Естественный отбор и другие механизмы, такие как хромосомные изменения, симбиоз и гибридизация, могут с течением времени вызывать глубокие изменения в популяциях.

Историческая природа макроэволюционных исследований предполагает вывод на основе окаменелостей и ДНК, а не прямое наблюдение. Тем не менее, в исторических науках (которые включают астрономию, геологию и археологию, а также эволюционную биологию) гипотезы все еще можно проверять, проверяя, соответствуют ли они физическим свидетельствам и приводят ли они к проверяемым предсказаниям о будущих открытиях. Например, эволюция подразумевает, что между самыми ранними известными предками людей (возрастом примерно пять миллионов лет) и появлением анатомически современных людей (около 200000 лет назад) следует найти череду существ-гомининов с чертами все менее обезьяньими и более современными. , что действительно показывает летопись окаменелостей.Но не следует — и не следует — находить современные человеческие окаменелости в пластах юрского периода (65 миллионов лет назад). Эволюционная биология обычно делает прогнозы намного более точными и точными, чем эти, и исследователи постоянно их проверяют.

Evolution можно было бы опровергнуть и другими способами. Если бы мы могли задокументировать спонтанное зарождение только одной сложной формы жизни из неодушевленной материи, то по крайней мере несколько существ, замеченных в летописи окаменелостей, могли бы возникнуть таким образом.Если появятся сверхразумные инопланетяне и возьмут на себя ответственность за создание жизни на Земле (или даже отдельных видов), чисто эволюционное объяснение будет поставлено под сомнение. Но таких доказательств пока никто не представил.

Следует отметить, что идея фальсифицируемости как определяющей характеристики науки возникла у философа Карла Поппера в 1930-х годах. Более поздние разработки его мышления расширили самое узкое толкование его принципа именно потому, что оно устранило бы слишком много областей чисто научных усилий.

4. Ученые все чаще сомневаются в истинности эволюции.

Нет свидетельств того, что эволюция теряет приверженцев. Возьмите любой выпуск рецензируемого биологического журнала, и вы найдете статьи, которые поддерживают и расширяют эволюционные исследования или рассматривают эволюцию как фундаментальную концепцию.

И наоборот, серьезных научных публикаций, оспаривающих эволюцию, практически не существует. В середине 1990-х Джордж У. Гилкрист, тогда работавший в Вашингтонском университете, просмотрел тысячи журналов, относящихся к основной литературе, в поисках статей по разумному замыслу или науке о сотворении.Среди этих сотен тысяч научных отчетов он не нашел ни одного. Обследования, проведенные независимо Барбарой Форрест из Университета Юго-Восточной Луизианы и Лоуренсом М. Крауссом из Университета штата Аризона, также оказались безрезультатными.

Креационисты возражают, что ограниченное научное сообщество отвергает их доказательства. Тем не менее, по словам редакторов Nature , Science и других ведущих журналов, даже представлено мало антиэволюционных рукописей. Некоторые авторы антиэволюции опубликовали статьи в серьезных журналах.Эти статьи, однако, редко прямо атакуют эволюцию или выдвигают аргументы креационистов; в лучшем случае они идентифицируют определенные эволюционные проблемы как нерешенные и трудные (с чем никто не спорит). Короче говоря, креационисты не дают научному миру веских причин воспринимать их всерьез.

5. Разногласия даже между биологами-эволюционистами показывают, как мало основательная наука поддерживает эволюцию.

Биологи-эволюционисты страстно обсуждают различные темы: как происходит видообразование, темпы эволюционных изменений, родственные связи птиц и динозавров, были ли неандертальцы отдельным видом от современных людей и многое другое.Эти споры похожи на споры во всех других областях науки. Принятие эволюции как фактического явления и руководящего принципа, тем не менее, универсально в биологии.

К сожалению, нечестные креационисты продемонстрировали готовность вырывать комментарии ученых из контекста, чтобы преувеличить и исказить разногласия. Любой, кто знаком с работами палеонтолога Стивена Джея Гулда из Гарвардского университета, знает, что Гулд был не только соавтором модели прерывистого равновесия, но и одним из самых красноречивых защитников и разработчиков теории эволюции.(Прерывистое равновесие объясняет закономерности в летописи окаменелостей, предполагая, что большинство эволюционных изменений происходит в пределах геологически коротких интервалов, которые, тем не менее, могут составлять сотни поколений.) Тем не менее креационисты с удовольствием выделяют фразы из объемной прозы Гулда, чтобы он звучал так, как будто он сомневались в эволюции, и они представляют прерывистое равновесие, как будто оно позволяет новым видам материализоваться в одночасье или птицам родиться из яиц рептилий.

Столкнувшись с цитатой из научного авторитета, которая, кажется, ставит под сомнение эволюцию, настаивайте на рассмотрении этого утверждения в контексте.Почти всегда нападки на эволюцию оказываются иллюзорными.

6. Если люди произошли от обезьян, почему обезьяны все еще существуют?

Этот удивительно распространенный аргумент отражает несколько уровней незнания эволюции. Первая ошибка состоит в том, что эволюция не учит, что люди произошли от обезьян; в нем говорится, что у обоих есть общий предок.

Более глубокая ошибка состоит в том, что это возражение равносильно вопросу: «Если дети произошли от взрослых, почему есть еще взрослые?» Новые виды эволюционируют путем отделения от уже существующих, когда популяции организмов изолируются от основной ветви своего семейства и приобретают достаточные различия, чтобы навсегда остаться отличными.Родительский вид может после этого выживать бесконечно долго или может вымереть.

7. Эволюция не может объяснить, как жизнь впервые появилась на Земле.

Происхождение жизни остается загадкой, но биохимики узнали о том, как примитивные нуклеиновые кислоты, аминокислоты и другие строительные блоки жизни могли сформироваться и организовать себя в самовоспроизводящиеся, самоподдерживающиеся единицы, заложив основу для клеточного развития. биохимия. Астрохимический анализ намекает на то, что некоторое количество этих соединений могло появиться в космосе и упасть на Землю в составе комет, сценарий, который может решить проблему того, как эти составляющие возникли в условиях, которые преобладали, когда наша планета была молодой.

Креационисты иногда пытаются опровергнуть всю эволюцию, указывая на текущую неспособность науки объяснить происхождение жизни. Но даже если окажется, что жизнь на Земле имеет неэволюционное происхождение (например, если инопланетяне представили первые клетки миллиарды лет назад), эволюция с тех пор будет надежно подтверждена бесчисленными микроэволюционными и макроэволюционными исследованиями.

8. С математической точки зрения немыслимо, чтобы что-то столь же сложное, как белок, не говоря уже о живой клетке или человеке, могло возникнуть случайно.

Случайность играет роль в эволюции (например, в случайных мутациях, которые могут привести к появлению новых признаков), но эволюция не зависит от случайности создания организмов, белков или других сущностей. Напротив: естественный отбор, главный известный механизм эволюции, использует неслучайные изменения, сохраняя «желательные» (адаптивные) свойства и устраняя «нежелательные» (неадаптивные). Пока силы отбора остаются постоянными, естественный отбор может подтолкнуть эволюцию в одном направлении и создать сложные структуры в удивительно короткие сроки.

В качестве аналогии рассмотрим 13-буквенную последовательность «TOBEORNOTTOBE». Миллиону гипотетических обезьян, каждая из которых печатает на клавиатуре одну фразу в секунду, может потребоваться до 78 800 лет, чтобы найти ее среди 2613 последовательностей такой длины. Но в 1980-х Ричард Хардисон, тогда учившийся в Глендейлском колледже, написал компьютерную программу, которая генерировала фразы случайным образом, сохраняя при этом позиции отдельных букв, которые оказались правильно размещенными (по сути, выбирая фразы, более похожие на Гамлетовские).В среднем программа воссоздала фразу всего за 336 итераций, менее чем за 90 секунд. Что еще более удивительно, он мог реконструировать всю пьесу Шекспира всего за четыре с половиной дня.

9. Второй закон термодинамики гласит, что системы со временем должны становиться все более беспорядочными. Таким образом, живые клетки не могли развиться из неодушевленных химикатов, а многоклеточная жизнь не могла развиться из простейших.

Этот аргумент основан на неправильном понимании Второго закона.Если бы это было правдой, минеральные кристаллы и снежинки также были бы невозможны, потому что они тоже представляют собой сложные структуры, которые спонтанно образуются из неупорядоченных частей.

Второй закон фактически гласит, что полная энтропия замкнутой системы (та, в которую не входит и не выходит энергия или материя) не может уменьшаться. Энтропия — это физическое понятие, которое часто называют беспорядком, но оно значительно отличается от разговорного использования этого слова.

Более важно, однако, что Второй закон позволяет частям системы уменьшать энтропию, пока другие части испытывают компенсирующее увеличение.Таким образом, наша планета в целом может стать более сложной, потому что Солнце излучает на нее тепло и свет, а большая энтропия, связанная с ядерным синтезом Солнца, более чем уравновешивает масштабы. Простые организмы могут подпитывать свое усложнение, потребляя другие формы жизни и неживые материалы.

10. Мутации необходимы для теории эволюции, но мутации могут только устранить признаки. Они не могут создавать новые функции.

Напротив, биология каталогизировала многие черты, вызванные точечными мутациями (изменения в точных положениях в ДНК организма) — например, устойчивость бактерий к антибиотикам.

Мутации, возникающие в семействе гомеобоксов ( Hox ) генов, регулирующих развитие у животных, также могут иметь сложные эффекты. Гены Hox определяют, где должны расти ноги, крылья, усики и сегменты тела. Например, у плодовых мушек мутация Antennapedia заставляет прорастать ноги там, где должны расти усики. Эти аномальные конечности не функционируют, но их существование демонстрирует, что генетические ошибки могут создавать сложные структуры, которые естественный отбор может затем проверить на предмет возможного использования.

Более того, молекулярная биология обнаружила механизмы генетических изменений, выходящие за рамки точечных мутаций, и они расширяют возможности появления новых признаков. Функциональные модули в генах можно объединять новыми способами. Целые гены могут быть случайно продублированы в ДНК организма, и эти дубликаты могут свободно мутировать в гены для получения новых сложных функций. Сравнение ДНК самых разных организмов показывает, что именно так эволюционировало глобиновое семейство белков крови на протяжении миллионов лет.

11. Естественный отбор может объяснить микроэволюцию, но не может объяснить происхождение новых видов и высших порядков жизни.

Биологи-эволюционисты много писали о том, как естественный отбор может породить новые виды. Например, в модели под названием аллопатрия, разработанной Эрнстом Майром из Гарвардского университета, если популяция организмов была изолирована от остальных ее видов географическими границами, она могла бы подвергаться различным воздействиям отбора.Изменения будут накапливаться в изолированном населении. Если эти изменения станут настолько значительными, что отколовшаяся группа не сможет или обычно не будет размножаться с исходным поголовьем, тогда отколовшаяся группа будет репродуктивно изолированной и будет на пути к превращению в новый вид.

Естественный отбор является наиболее изученным из эволюционных механизмов, но биологи открыты и для других возможностей. Биологи постоянно оценивают потенциал необычных генетических механизмов, вызывающих видообразование или создание сложных свойств у организмов.Линн Маргулис из Массачусетского университета в Амхерсте и другие убедительно утверждали, что некоторые клеточные органеллы, такие как митохондрии, генерирующие энергию, эволюционировали в результате симбиотического слияния древних организмов. Таким образом, наука приветствует возможность эволюции в результате сил, выходящих за рамки естественного отбора. Однако эти силы должны быть естественными; их нельзя отнести к действиям таинственных творческих разумов, существование которых с научной точки зрения не доказано.

12.Никто никогда не видел, чтобы эволюционировал новый вид.

Видообразование, вероятно, довольно редко и во многих случаях может длиться столетия. Более того, распознать новый вид на стадии формирования может быть сложно, потому что биологи иногда расходятся во мнениях относительно того, как лучше всего определить вид. Наиболее широко используемое определение, концепция биологических видов Майра, признает вид как отдельное сообщество репродуктивно изолированных популяций — совокупностей организмов, которые обычно не размножаются или не могут размножаться вне своего сообщества.На практике этот стандарт может быть трудно применить к организмам, изолированным на расстоянии или местности, или к растениям (и, конечно же, окаменелости не размножаются). Поэтому биологи обычно используют физические и поведенческие черты организмов как ключи к их видовой принадлежности.

Тем не менее, научная литература действительно содержит сообщения о явных явлениях видообразования у растений, насекомых и червей. В большинстве этих экспериментов исследователи подвергали организмы различным типам отбора — на предмет анатомических различий, брачного поведения, предпочтений среды обитания и других черт — и обнаружили, что они создали популяции организмов, которые не размножались с чужаками.Например, Уильям Р. Райс из Университета Нью-Мексико и Джордж У. Солт из Калифорнийского университета в Дэвисе продемонстрировали, что если они отсортировали группу плодовых мух по их предпочтениям в определенных средах и разводили этих мух по отдельности, более 35 поколений , полученные мухи откажутся размножаться с мухами из совсем другой среды.

13. Эволюционисты не могут указать на какие-либо переходные окаменелости — например, существ, наполовину рептилий и наполовину птиц.

На самом деле палеонтологи знают много подробных примеров окаменелостей, промежуточных по форме между различными таксономическими группами. Одна из самых известных окаменелостей всех времен — это Archeopteryx , в котором перья и скелетные структуры, характерные для птиц, сочетаются с чертами динозавров. Также была обнаружена стая других ископаемых видов пернатых, некоторые из которых больше птичьи, а некоторые меньше. Последовательность окаменелостей охватывает эволюцию современных лошадей от крошечных Eohippus .Удивительное ископаемое существо, появившееся 375 миллионов лет назад, по имени Tiktaalik олицетворяет предсказанный и долгожданный переход некоторых рыб к жизни на суше. У китов были четвероногие предки, которые ходили по суше, и существа, известные как Ambulocetus и Rodhocetus , помогли осуществить этот переход. Ископаемые морские ракушки прослеживают эволюцию различных моллюсков на протяжении миллионов лет. Возможно, 20 или более гомининов (не все из них наши предки) заполняют пробел между австралопитеками Люси и современными людьми.

Креационисты, однако, отвергают эти исследования окаменелостей. Они утверждают, что Archeopteryx не является недостающим звеном между рептилиями и птицами — это просто вымершая птица с рептильными чертами. Они хотят, чтобы эволюционисты создали странного химерного монстра, которого нельзя отнести к какой-либо известной группе. Даже если креационист действительно считает окаменелость промежуточным звеном между двумя видами, он или она может настаивать на том, чтобы увидеть другие окаменелости, промежуточные между ним и первыми двумя.Эти разочаровывающие запросы могут продолжаться до бесконечности и ложатся неоправданным бременем на всегда неполную летопись окаменелостей.

Тем не менее, эволюционисты могут привести дополнительные подтверждающие данные из молекулярной биологии. Все организмы имеют большую часть одних и тех же генов, но, как предсказывает эволюция, структуры этих генов и их продуктов у разных видов различаются в соответствии с их эволюционными отношениями. Генетики говорят о «молекулярных часах», которые фиксируют течение времени. Эти молекулярные данные также показывают, насколько разные организмы являются переходными в эволюции.

14. Живые существа обладают фантастически замысловатыми особенностями — на анатомическом, клеточном и молекулярном уровнях, — которые не могли бы функционировать, будь они менее сложными или изощренными. Единственный разумный вывод состоит в том, что они являются продуктом разумного замысла, а не эволюции.

Этот «аргумент от замысла» лежит в основе самых последних атак на эволюцию, но он также является одним из самых старых. В 1802 году теолог Уильям Пейли писал, что если кто-то находит карманные часы в поле, наиболее разумным выводом будет то, что их кто-то уронил, а не силы природы создали их там.По аналогии, утверждал Пейли, сложные структуры живых существ должны быть результатом прямого божественного изобретения. Дарвин написал О происхождении видов как ответ Пэли: он объяснил, как естественные силы отбора, действуя на унаследованные черты, могут постепенно формировать эволюцию декоративных органических структур.

Поколения креационистов пытались противостоять Дарвину, приводя пример глаза как структуры, которая не могла развиться. По мнению этих критиков, способность глаза обеспечивать зрение зависит от идеального расположения его частей.Таким образом, естественный отбор никогда не может отдать предпочтение переходным формам, необходимым в процессе эволюции глаза — что хорошего в половине глаза? Предвидя эту критику, Дарвин предположил, что даже «неполные» глаза могут принести пользу (например, помочь существам сориентироваться на свет) и, таким образом, выжить для дальнейшего эволюционного совершенствования. Биология подтвердила Дарвина: исследователи идентифицировали примитивные глаза и светочувствительные органы во всем животном царстве и даже проследили эволюционную историю глаз с помощью сравнительной генетики.(Теперь выясняется, что у разных семейств организмов глаза развивались независимо.)

Сегодняшние сторонники разумного замысла более искушены, чем их предшественники, но их аргументы и цели принципиально не отличаются. Они критикуют эволюцию, пытаясь продемонстрировать, что она не может объяснить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, а затем настаивают на том, что единственной разумной альтернативой является то, что жизнь была создана неопознанным разумом.

15. Недавние открытия доказывают, что даже на микроскопическом уровне жизнь обладает такой сложностью, которая не могла возникнуть в результате эволюции.

«Неприводимая сложность» — это боевой клич Майкла Дж. Бихи из Университета Лихай, автора книги Черный ящик Дарвина: Биохимический вызов эволюции . В качестве домашнего примера неснижаемой сложности Бихи выбирает мышеловку — машину, которая не могла бы функционировать, если бы какая-либо из ее частей отсутствовала, и части которой не имеют никакой ценности, кроме как части целого. По его словам, то, что верно в отношении мышеловки, еще более верно в отношении жгутика бактерий, хлыстоподобной клеточной органеллы, используемой для приведения в движение, которая действует как подвесной мотор.Белки, составляющие жгутик, необычным образом организованы в моторные компоненты, универсальный шарнир и другие структуры, подобные тем, которые могут быть определены инженером-человеком. Вероятность того, что этот замысловатый массив мог возникнуть в результате эволюционной модификации, практически равна нулю, утверждает Бихи, и это свидетельствует о разумном замысле. Он делает аналогичные выводы о механизме свертывания крови и других молекулярных системах.

И все же у эволюционных биологов есть ответы на эти возражения.Во-первых, существуют жгутики с формами более простыми, чем та, которую цитирует Бехе, поэтому для работы жгутика необязательно наличие всех этих компонентов. Все сложные компоненты этого жгутика имеют прецеденты в других местах в природе, как описано Кеннетом Р. Миллером из Университета Брауна и другими. Фактически, вся сборка жгутика очень похожа на органеллу, которую Yersinia pestis , бактерия бубонной чумы, использует для введения токсинов в клетки.

Ключ в том, что составные структуры жгутика, которые, по мнению Бихи, не имеют никакой ценности, кроме их роли в двигательной установке, могут выполнять несколько функций, которые помогли бы способствовать их эволюции.Окончательная эволюция жгутика могла тогда включать только новую рекомбинацию сложных частей, которые изначально развивались для других целей. Аналогичным образом, согласно исследованиям Рассела Ф. Дулитла из Калифорнийского университета в Сан-Диего, система свертывания крови, по-видимому, включает модификацию и переработку белков, которые изначально использовались для пищеварения. Так что некоторая сложность, которую Бихи называет доказательством разумного замысла, вовсе не является неснижаемой.

Сложность иного рода — «заданная сложность» — краеугольный камень аргументов автора Уильяма А.Дембски в своих книгах The Design Inference и No Free Lunch . По сути, его аргумент состоит в том, что живые существа сложны таким образом, что ненаправленные случайные процессы никогда не могут произвести. Единственный логический вывод, как утверждает Дембски в отголоске Пали 200 лет назад, заключается в том, что некий сверхчеловеческий разум создал и сформировал жизнь.

В аргументе Дембски есть несколько пробелов. Неверно предполагать, что область объяснений состоит только из случайных процессов или конструирования разума.Исследователи нелинейных систем и клеточных автоматов в Институте Санта-Фе и других местах продемонстрировали, что простые ненаправленные процессы могут давать чрезвычайно сложные модели. Поэтому некоторая сложность организмов может возникать из-за природных явлений, которые мы пока еще почти не понимаем. Но это далеко не означает, что сложность не могла возникнуть естественным образом.

Вводящая в заблуждение семантика креационизма

Только методологический натурализм может определить, как возникла вся жизнь

«Наука о сотворении мира» — это противоречие в терминах.Центральным принципом современной науки является методологический натурализм — он стремится объяснить Вселенную исключительно в терминах наблюдаемых или проверяемых естественных механизмов. Таким образом, физика описывает атомное ядро с помощью определенных концепций, определяющих материю и энергию, и проверяет эти описания экспериментально. Физики вводят новые частицы, такие как кварки, для конкретизации своих теорий только тогда, когда данные показывают, что предыдущие описания не могут адекватно объяснить наблюдаемые явления. Более того, новые частицы не обладают произвольными свойствами — их определения жестко ограничены, потому что новые частицы должны соответствовать существующим рамкам физики.

Напротив, теоретики разумного замысла обращаются к темным сущностям, которые удобно обладают всеми неограниченными способностями, необходимыми для решения загадки. Такие ответы не расширяют научный поиск, а закрывают его. (Как опровергнуть существование всемогущего разума?)

Интеллектуальный дизайн предлагает несколько ответов. Например, когда и как конструкторский интеллект вмешался в историю жизни? Создав первую ДНК? Первая ячейка? Первый человек? Были созданы все виды или всего несколько ранних? Сторонники теории разумного замысла часто отказываются останавливаться на достигнутом.Они даже не делают реальных попыток примирить свои разрозненные идеи о разумном замысле. Вместо этого они преследуют аргумент путем исключения — то есть они принижают эволюционные объяснения как надуманные или неполные, а затем подразумевают, что остаются только альтернативы, основанные на замысле.

Логично, что это заблуждение: даже если одно натуралистическое объяснение ошибочно, это не означает, что ошибочны все. Более того, это не делает одну теорию разумного замысла более разумной, чем другую. По сути, слушатели должны сами заполнить пробелы, и некоторые, несомненно, сделают это, заменив научные идеи своими религиозными убеждениями.

Снова и снова наука показывала, что методологический натурализм может отбросить невежество, находя все более подробные и информативные ответы на загадки, которые когда-то казались непостижимыми: природа света, причины болезней, принцип работы мозга. Эволюция делает то же самое с загадкой о том, как сложился живой мир. Креационизм, как бы то ни было, не добавляет ничего интеллектуального в эти усилия. — J.R.

Другие ресурсы для защиты эволюции

Как вести споры с креационистами: 25 аргументов креационистов и 25 ответов эволюционистов. Майкл Шермер. Общество скептиков, 1997. Это хорошо исследованное опровержение утверждений креационистов более подробно рассматривает многие из тех же научных аргументов, поднятых здесь, а также другие философские проблемы.

Журнал Skeptic регулярно освещает дискуссии о сотворении / эволюции и является надежным и содержательным источником по этой теме: www.skeptic.com

Защита эволюции в классе: справочник по противоречию между сотворением и эволюцией. Брайан Дж. Альтерс и Сандра М.Переделывает. Jones and Bartlett Publishers, 2001. В этом современном обзоре противоречий между сотворением и эволюцией обсуждаются вопросы ясно и понятно, с полным пониманием культурных и религиозных влияний, которые создают сопротивление преподаванию эволюции. В нем также используется формат вопросов и ответов, который должен быть особенно ценным для учителей.

Наука и креационизм: взгляд из Национальной академии наук. Издание второе. Национальная академия прессы, 1999.Этот краткий буклет подготовлен высшими научными авторитетами страны. Хотя ее цель — сделать ясное, краткое изложение, обязательно ограничивает детали, с которыми она может приводить свои аргументы, публикация служит удобным доказательством того, что научный истеблишмент непоколебимо поддерживает эволюцию. Его также можно найти на сайте www.nap.edu/catalog

Триумф эволюции и крах креационизма. Найлс Элдридж. W. H. Freeman and Company, 2000. Автор, ведущий участник теории эволюции и куратор Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, предлагает резкую критику противников эволюции.

Креационизм разумного замысла и его критики. Отредактировал Роберт Т. Пеннок. Bradford Books / MIT Press, 2001. Для всех, кто желает подробно разобраться в споре о «разумном замысле», эта книга представляет собой потрясающее однотомное резюме научных, философских и богословских вопросов. Филип Э. Джонсон, Майкл Дж. Бихи и Уильям А. Дембски в своих главах приводят доводы в пользу разумного замысла, и их опровергают эволюционисты, в том числе Пеннок, Стивен Джей Гулд и Ричард Докинз.

Обсуждение . Архив происхождения (www.talkorigins.org). Этот чудесно подробный онлайн-ресурс объединяет полезные эссе и комментарии, которые появлялись в обсуждениях Usenet о креационизме и эволюции. Он предлагает подробные обсуждения (некоторые из которых могут быть слишком сложными для случайного читателя) и библиографии, относящиеся практически к любому возражению против эволюции, которое могут выдвинуть креационисты.

Веб-сайт Национального центра естественнонаучного образования (www.ncseweb.org). Центр — единственная национальная организация, специализирующаяся на защите учения об эволюции от атак креационистов. Предлагая ресурсы для борьбы с дезинформацией и мониторинга антиэволюционного законодательства, он идеально подходит для того, чтобы быть в курсе текущих общественных дебатов.

Веб-сайт PBS для эволюции (www.pbs.org/wgbh/evolution). Созданный как дополнение к семисерийному телесериалу « Evolution », этот сайт представляет собой интересное руководство по эволюционной науке.В нем есть мультимедийные инструменты для обучения эволюции. Сопроводительная книга Карла Циммера, Evolution (HarperCollins, 2001), также полезна для объяснения эволюции сомневающимся.

US NSF — Эволюция эволюции

Эволюция наук о Земле

«Я смотрю на естественную геологическую летопись, поскольку история мира ведется несовершенно и написана на меняющемся диалекте; об этой истории мы располагаем последним томом выше … Из этого тома только кое-где есть небольшая глава. сохранились, и на каждой странице только кое-где по несколько строк.»
— О происхождении видов

Эволюция эволюции: интервью с геологом Линн Сореган . Принятие Дарвином возможности больших изменений в климатической системе Земли было пророческим. Сейчас, полтора века спустя, мы продолжаем бороться с концепцией серьезных, даже потусторонних климатических экстремальных явлений. Предоставлено Национальным научным фондом

В 1859 году Чарльз Дарвин придумал идею естественного отбора, чтобы объяснить, как организмы меняются с течением времени, но эта идея не ограничивалась биологией.Это повлияло на современные представления о науке, которая также имеет дело с Землей. Это был вероятный исход. Теория эволюции Дарвина возникла в результате его работы как естествоиспытателя, который защищает мир — его горы, океаны, реки, растения и животных — с научной точки зрения. Он много писал о Земле и ее окружающей среде и теоретизировал, как они, в сочетании с длительным периодом времени, способствовали изменениям.

Эволюция эволюции: интервью с палеоклиматологом Джуди Тотман Пэрриш .Один из современников Дарвина, Чарльз Лайель, опубликовал «Принципы геологии»; его картина истории Земли как грандиозной процессии изменений сильно повлияла бы на мышление одного из выдающихся естествоиспытателей мира Чарльза Дарвина. Предоставлено Национальным научным фондом

Аудио:
Интервью с палеоботаником Кирком Джонсоном

Интервью с палеонтологом Чарльзом Маршаллом и историком эволюции Дэвидом Сепкоски

Очерки

Пропавшая порода Дарвина и возрастающая точность земного времени —
Дарвиновское понимание геологического времени помогает сосредоточиться на неуловимом слое горных пород

Автор Кирк Р.Джонсон

Дарвин начал понимать необъятность земного времени, когда он наблюдал скорость береговой эрозии и сравнивал ее с огромной мощностью геологических пластов. «Какое бесконечное количество поколений, которое невозможно уловить, должно быть, сменяли друг друга за долгие годы! Теперь обратимся к нашим богатейшим геологическим музеям, и какое ничтожное представление мы видим» ( On the Origin of Species , «стр. 287). В то же время он осознал, как мало из прожитых жизней на самом деле сохранилось в виде окаменелостей.Время велико, Земля велика и только в некоторых местах, а иногда и в действующем опускающемся гробу осадочных отложений.

Мне, как музейщику, слова Дарвина до сих пор верны мне спустя 150 лет после того, как они были написаны. Я, как и он, был очень впечатлен мощностью геологических пластов, количеством времени, представленным пластами, и, более того, временем, которое прошло, когда образовались несогласия между отложениями последующих пластов. Дарвин пытался объяснить, почему промежуточные формы обычно не наблюдаются в геологических формациях, и частично пришел к выводу, что виды существуют дольше, чем требуется для накопления формаций, и что сами формации были относительно редко распределены во времени.Он также осознал, что время внутри формаций не было единообразным: «Казалось бы, каждая отдельная формация, как и вся куча формаций в любой стране, накапливалась с перерывами» (Там же, стр. 295). Обе эти идеи, как и многие из них, сделанные Дарвином, были поразительно современными.

Теперь переверните это и задайте вопрос: что делать, если вы хотите найти слой горной породы, отложившийся в определенный год, скажем, 65 510 023 года назад? Это проблема, которая не беспокоила Дарвина, но она беспокоит меня, потому что я ищу границу К-Т, событие, которое, кажется, произошло однажды в конце мелового периода.Удивительно, что мы вообще нашли границу К-Т. Тот факт, что мы можем искать и находить его в определенных местах, таких как бассейн Денвера или морское дно, многое говорит о том, что мы значительно повысили разрешение геологического времени. Пачка из 65 510 023 пенни будет иметь высоту 56 миль. Представьте себе задачу найти конкретный пенни в этой стопке, и вы поймете, почему нелегко найти границу K-T. Дарвин мало говорил о динозаврах, и его дискуссии о вымираниях никогда не предполагали вымирания, которое произошло бы за один день, но он действительно понимал последствия глубокого времени и тот факт, что крошечные изменения в течение огромного времени приводят к огромным изменениям.Столкнувшись с необъятностью времени, иногда легко забыть, что резкие моменты иногда оставляют свой след, а то, что произошло давным-давно, могло произойти очень быстро.

В некоторых местах мы можем найти границу К-Т из-за ее фирменного сочетания космических частиц и свойств; однако мы до сих пор не можем точно измерить его возраст. Безусловно, планки погрешностей 80-х годов в 500 000 лет были заменены планками погрешностей в 50 000 лет, а циклостратиграфия и анализ уран-свинца с высоким разрешением теперь подталкивают к погрешности менее 20 000 лет.

Дарвин закончил свою главу о несовершенстве геологической летописи, сославшись на метафору Лайеля о геологическом времени как о гигантской многотомной истории мира, в которой сохранились лишь несколько разрозненных слов из нескольких случайных страниц. Удивительно, что теперь мы можем начать расставлять эти несколько слов на их правильных местах в земном времени.

Кирк Р. Джонсон — главный куратор и вице-президент по исследованиям и коллекциям Денверского музея природы и науки.Он палеоботаник, который в течение 25 лет занимается поиском границы K-T по всему миру, пытаясь понять ее влияние на растения. В процессе он узнал, что геологическое время — это просто время, которое трудно измерить и еще труднее представить. Краткое изложение его усилий (совместно с коллегой Дугласом Николсом) «Растения и граница KT» было опубликовано издательством Cambridge University Press в 2008 году. Национальный научный фонд поддерживает его исследования фауны позвоночных из позднего мела (кампан) в штате Юта и в других странах. критические переходы в истории жизни в Денвере и его окрестностях, штат Колорадо.

Пожалуйста, обратитесь к разделу «Ресурсы» со списком библиографии / дополнительной литературы для этого эссе.

> Вернуться к началу

Современная палеобиология: из тени Дарвина
Знание летописи окаменелостей начала 21 века мало похоже на 1859 год

Автор Чарльз Маршалл и Дэвид Сепкоски

Чарльз Дарвин признал, что летопись окаменелостей — «машина времени» эволюции — предоставила наилучшую доступную проверку его гипотезы о происхождении с модификациями.«О происхождении видов», однако, свидетельствует о его разочаровании тем, что летопись окаменелостей не показала изобилия промежуточных форм, которые он ожидал увидеть. Фактически, Дарвин посвятил целую главу в «Происхождении» «О несовершенстве геологической летописи», чтобы объяснить, почему отсутствие таких форм можно было бы ожидать как неизбежный результат неполной летописи окаменелостей. Таким образом, хотя центральная важность летописи окаменелостей была признана с самого начала, ее предполагаемая неудача в 1859 г. оставила глубокую мутную тень над ее ценностью для нашего понимания эволюции.

Однако палеонтология эпохи Дарвина мало похожа на современную палеобиологию. Прежде всего, наши знания о летописи окаменелостей значительно расширились со времен Дарвина и продолжают расти. Например, в 1859 г. были известны только три рода нептичьих динозавров; в 1990 г. было 285 действительных родов, а сейчас их более 527. Во-вторых, мы разработали методы количественной оценки неполноты летописи окаменелостей, которые позволяют нам определить, будет ли летопись окаменелостей полезной для решения данного вопроса.У приматов, например, оказывается, что только около 5 процентов всех когда-либо существовавших видов были обнаружены в летописи окаменелостей. При таком уровне сохранности мы ожидаем, что только около 9 процентов этих ископаемых видов являются прямым потомком других ископаемых видов. Действительно, для многих групп, как заметил Дарвин, мы не ожидаем увидеть прямых доказательств происхождения с модификацией.

Палеобиология также изменила характер современной эволюционной биологии. Основные вклады включают прерывистое равновесие, открытие того, что застой является главной особенностью эволюции, и развитие иерархических подходов к пониманию крупномасштабных закономерностей возникновения и исчезновения, включая оживляющие дискуссии по поводу отбора на уровне видов — т.е.е. определение того, формирует ли процесс естественного отбора целые биологические группы, а также более мелкие единицы, такие как особи, гены и клетки.

Менее противоречивым, но не менее важным является постоянный вклад палеобиологии в наше понимание сборки экосистем и природы биотической реакции [ы] на краткосрочное и долгосрочное изменение климата. Более того, палеонтология обогатилась за счет интеграции данных и идей из геологии, эволюционной биологии, экологии, молекулярной биологии, эволюции и геномики.

Хотя наследие Дарвина могло быть горько-сладким, оно, несомненно, оказало благотворное влияние на современную область палеобиологии. Многие из величайших палеонтологов 20-го века, от Джорджа Гейлорда Симпсона до Стивена Джея Гулда, восприняли мрачную оценку Дарвина неполноты летописи окаменелостей как вызов, а не разочарование. Во многих отношениях продолжающаяся исследовательская программа палеобиологии является свидетельством того центрального значения, которое Дарвин придавал летописи окаменелостей для изучения эволюции, хотя наука палеобиология значительно превзошла все, что Дарвин мог вообразить в 1859 году.Оценка Дарвином ценности летописи окаменелостей, скорее всего, была бы совсем другой, если бы он знал то, что мы знаем сегодня.

Чарльз Р. Маршалл — профессор организменной и эволюционной биологии и профессор наук о Земле и планетах в Гарвардском университете. Он также является куратором отдела палеонтологии беспозвоночных в Музее сравнительной зоологии. Он использует методы палеонтологии, биологии развития, статистики и молекулярной и морфологической филогенетики, чтобы понять природу и причины эволюционных инноваций и исчезновения в геологических временных масштабах.Маршалл широко публикуется.

Дэвид Сепкоски — доцент истории Университета Северной Каролины Уилмингтон (UNCW). Он получил докторскую степень. окончил программу истории науки и техники в Университете Миннесоты в 2002 году. Перед тем, как поступить на кафедру Университета штата Нью-Йорк в 2006 году, он преподавал на историческом факультете Оберлин-колледжа в Огайо. Сепкоски специализируется на истории эволюционной теории, особенно на взаимодействии палеонтологии и биологии в 20 веке.Недавно он опубликовал книгу «Палеобиологическая революция: очерки развития современной палеонтологии» с Майклом Рузом, профессором философии и директором Программы истории и философии науки в Университете штата Флорида.

> Вернуться к началу

Жизнь, климат и маскировка изменений
Идеи Дарвина применимы и к эволюции климата

По Герилин Сореган

Концепция недавнего оледенения над частями планеты, теперь свободными ото льда, настолько проникает в общеизвестные знания, что влияет на поп-культуру и искусство — посмотрите, например, анимационные фильмы «Ледниковый период».Но на это потребовалось время. Хотя аргументы в пользу концепции недавнего «ледникового периода» относятся к 1830-м годам, и Луи Агассис « Etude sur Glaciers » появились в 1840 году, идея плейстоценового оледенения или широко распространенного льда еще 10-20 000 лет назад не получила широкого распространения. принимался до конца 19 века. Идеи Агассиса оказались удачными для Чарльза Дарвина, который использовал их для объяснения географических ареалов видов. Они открыли ему возможность того, что изменения климата могли быть серьезными, и их влияние на жизнь было столь же значительным.

В свою очередь, принятие Дарвином возможности больших изменений в климатической системе Земли было пророческим. Теперь, спустя полтора века после знаковых публикаций Агассиса и Дарвина, мы продолжаем бороться с концепцией крупных, даже потусторонних климатических экстремальных явлений.

К примеру, слухи о возможности образования глобального льда в прошлом Земли начали появляться еще в середине 20-го века. Эти идеи были поистине радикальными, задолго до смены парадигмы тектоники плит, что в конечном итоге привело к горячо оспариваемой гипотезе так называемого «снежного кома» Земли — эпизодов 600-800 миллионов лет назад, когда поверхность Земли, возможно, была почти покрыта льдом.Воздействие на биосферу было бы серьезным, возможно, даже предвестником так называемого кембрийского взрыва жизни — внезапного излучения сложной многоклеточной жизни примерно 540 миллионов лет назад, о чем свидетельствует их быстрое появление в летописи окаменелостей.

Как ни странно, первоначальные предположения о другом крупном оледенении появились в научной литературе примерно в то же время, что и публикация «Происхождения видов» в 1859 году. Хотя абсолютные даты, а также масштабы этого оледенения первоначально оставались неизвестными, существование этого оледенения оставалось неизвестным. «Поздний палеозойский ледниковый период» теперь бесспорен, с доказательствами наличия ледяных щитов по всему «Гондване» или южным полярным континентам.

Лед, ограниченный относительно высокими широтами, является приемлемой концепцией из-за его аналогии с поведением недавней планеты. Однако лед в низкогорных тропиках представляет собой дилемму. Возможно, можно было бы сделать поправку на время «снежного кома», поистине темный век истории Земли. Однако поздний палеозой хранит более знакомый интервал, удаленный всего на 300 миллионов лет; планета с полностью развитой земной биосферой, фаворитом музейных диорам, населенных папоротниками, сверх-насекомыми и рептилиями, похожими на млекопитающих.Мог ли он тоже содержать тропический лед?

Все еще противоречивые, новые свидетельства пришли в той же форме, что и проиллюстрированные Агассисом так давно: древний ландшафт, гипотетически вырезанный изо льда. В данном случае, однако, в месте, ранее расположенном прямо на экваторе.

Предупреждение Дарвина в «Происхождении видов» о том, что «есть основания полагать, что с течением времени последствия [изменившихся условий] были сильнее, чем можно доказать ясными доказательствами», применимо к климату как к жизни.Лед, как и жизнь, редко оставляет четкую запись. Ископаемые свидетельства неуловимы; мягкие части исчезают, зазоры заполняют архивы. Кусочки ископаемых ландшафтов, разбросанные неоднозначные обломки или таинственные сдвиги уровня моря образуют вспомогательные подсказки. Мы извлекали уроки перемен много раз во многих формах. Но даже сейчас мы с трудом представляем себе совершенно разные типы климата, которые могли преобладать в прошлом Земли. Способность Дарвина вообразить невообразимое и представить себе жизнь как фундаментально и глубоко эволюционировавшую в течение геологического времени продолжает вдохновлять нас на представление о том, как климат мог столь же глубоко развиваться.

Герилин (Линн) Сореган — профессор Брандта в Школе геологии и геофизики Коноко Филлипс при Университете Оклахомы в Нормане. Она опубликовала множество публикаций по климатическим и тектоническим вопросам позднего палеозоя, в основном на основе исследований, проведенных в западной части Соединенных Штатов. Национальный научный фонд поддерживает ее исследования палеоклимата западной экваториальной Пангеи.

> Вернуться к началу

Влияние Чарльза Дарвина на геологию
Эволюционные идеи имеют прямое и косвенное влияние на науки о Земле

Автор: Джудит Тотман Пэрриш

Один из современников Дарвина, Чарльз Лайель, опубликовал «Принципы геологии», первую книгу, в которой обсуждалась Земля в том виде, в каком мы это делаем сегодня. Лайель описал Землю как серию постепенных процессов, а не только катастрофы, о которых мечтали предыдущие исследователи.Он разработал важные идеи о землетрясениях и вулканах, и его картина истории Земли как грандиозной процессии изменений сильно повлияла бы на мышление одного из выдающихся естествоиспытателей мира, Чарльза Дарвина.

«Принципы геологии» появились незадолго до плавания Дарвина на корабле Королевского флота HMS Beagle , что побудило его во время путешествия проводить тщательные наблюдения за геологическими событиями, включая землетрясения и извержения вулканов. Самым прямым геологическим вкладом Дарвина было его объяснение происхождения атоллов, кольцевых коралловых островов, которые усеивают западную часть Тихого океана.Он наблюдал множество различных видов островов и понял, что каждый из них представляет собой последовательность развития — от самых ранних стадий в виде окаймленных рифами потухших вулканических пиков до последних стадий едва затопленных коралловых рифов с центральными лагунами. Хотя Дарвин был прав лишь частично, когда приписывал эволюцию островов росту и эрозии рифов, его объяснение сыграло важную роль в будущем понимании распространения морского дна и широко принятой в настоящее время теории тектоники плит, которая описывает крупномасштабное движение океана. самая внешняя оболочка Земли.

Большинство людей думают, что эволюция связана с биологией и палеонтологией. Чего они не понимают, так это того, что большинство палеонтологов также являются геологами, которые используют окаменелости для датирования горных пород и изучения окружающей среды прошлого. Теория эволюции Дарвина — это структура, поддерживающая эти усилия.

Биостратиграфия — это наука о датировании горных пород по содержащимся в них окаменелостям, и во времена Дарвина она только начиналась. Ученые заметили, что определенные типы окаменелостей встречаются в одних и тех же последовательностях повсюду в геологической летописи.Они рассудили, что это произошло потому, что определенные организмы жили только в определенное время. Это означало, что последовательность окаменелостей может быть использована для датирования пород относительно друг друга и для сопоставления возраста пород от места к месту. Именно применение дарвиновской идеи о том, что последовательность окаменелостей во времени представляет собой последовательные события эволюционного изменения и исчезновения, поставило геологическую науку биостратиграфию на более прочную основу. Позже эта относительная шкала времени последовательностей окаменелостей будет откалибрована с помощью радиометрических дат.

Другие геологические науки также используют принципы Дарвина. Например, тафономия и палеоэкология полагаются на понимание эволюции и естественного отбора для определения прошлых условий окружающей среды. Тафономия изучает, как организмы разлагаются и превращаются в окаменелости с течением времени, а палеоэкология использует окаменелости для восстановления информации о прошлых экосистемах.

Многое из того, что мы знаем о климате прошлого, включая данные о температуре, влажности, осадках и других факторах, основано на нашем понимании окаменелостей.Эволюция и естественный отбор позволяют нам интерпретировать изменения формы и видов растений по мере изменения климата. Мы полагаемся на эти знания, чтобы понять, как растения реагируют на климат и как эта реакция может быть записана в летописи окаменелостей. Поскольку теория эволюции помогает нам понять окаменелости в окружающей их среде, геологи интерпретируют эти породы гораздо богаче и тоньше, чем они могли бы быть без нее.

Теория Дарвина произвела революцию и стала основой всей биологии, но по причинам, указанным выше, она также стала фундаментом и для геологии.Неумолимые изменения, о которых писал Лайель, были поддержаны Дарвином в Теории эволюции и, в свою очередь, отозвались эхом для геологов в связном понимании того, как Земля — и жизнь на ней — изменилась; когда произошли эти изменения; и то, что мы видим сегодня, является продуктом этой долгой истории.

Джудит Тотман Пэрриш — профессор геологических наук Университета Айдахо. Ее образование включает в себя степень бакалавра и магистра биологических наук, а также степень магистра и доктора философии. в области наук о Земле, все из Калифорнийского университета в Санта-Круз; затем получил докторскую степень в Чикагском университете.Ее сфера деятельности — палеоклиматология до-четвертичной эпохи. В настоящее время (2008-2009) она является президентом Геологического общества Америки. Национальный научный фонд поддерживает ее работу по эволюции Пангейского мегамонсуна: тафономия растений в триасовых осадочных породах бассейна Исчигуаласто.

> Вернуться к началу

> Кредиты

Любые мнения, выводы, заключения или рекомендации, представленные в этом материале, принадлежат только лицу, предоставившему грант / исследователь, автору или сотруднику агентства; и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.

границ | Проблемы и возможности исследований в области палеонтологии на ближайшее десятилетие

С тех пор, как первые эрудиты, такие как Леонардо да Винчи и Николас Стено, признали окаменелости остатками некогда существовавших организмов, палеонтология стала самым ясным окном в долгую историю жизни на Земле. На протяжении большей части девятнадцатого и двадцатого веков палеонтология была в основном наукой о наблюдениях, сосредоточенной на открытии, названии и описании ископаемых растений и животных.Особо следует отметить, что ранние открытия динозавров и других крупных вымерших животных, таких как хоботки, привлекли внимание широкой публики к области палеонтологии, и с тех пор восхищение этими странными существами прошлого продолжало расти. Параллельное направление исследований развилось благодаря использованию окаменелостей для определения последовательности и относительного возраста осадочных пород во всем мире, установление важной связи с другими науками о Земле и практической полезностью палеонтологических исследований.Однако, особенно после публикации книги Дарвина magnum opus , палеонтологи стали все больше интересоваться пониманием значения окаменелостей для реконструкции истории Жизни во времени. Начиная с начала двадцатого века, многие исследователи сосредоточились на интерпретации вымерших организмов как некогда существовавших существ и их экологических взаимоотношений с окружающей средой и друг с другом. Таким образом, именно с принятием таких процессов, как возникновение, эволюция и вымирание в рамках локальных, региональных и глобальных структур, палеонтология действительно вошла в современную эпоху, когда исследователи изучают эволюцию определенных групп организмов и сообществ во времени и их взаимодействия внутри и с биосферой.Таким образом, палеонтология представляет собой уникальную область, позволяющую взглянуть на биологические и геологические процессы на нашей планете в более глубокой перспективе.

Общая цель палеонтологического раздела этого журнала — способствовать передовому опыту в этой области исследований, уделять особое внимание темам, представляющим особый интерес, и публиковать исследования, которые будут способствовать развитию этой области в двадцать первом веке.

Изучение разнообразия и распространения вымерших форм жизни сохраняет центральную роль в палеонтологии, как и работа над разнообразием существующих организмов в биологии.Хотя исследователи, в первую очередь заинтересованные в понимании крупномасштабных закономерностей и процессов эволюции, часто очерняют эту основную деятельность как интеллектуально неполноценную, последние исследования опираются и падают на качество основных первичных морфологических и таксономических данных. Ископаемые останки уникальны тем, что документируют изменения в течение длительных интервалов времени, и часто имеют особенности и комбинации особенностей, которых нет у сохранившихся таксонов (Edgecombe, 2010). Они также устанавливают пространственное и временное распределение организмов.Интенсивные разведывательные работы по всему миру продолжают обнаруживать огромное количество новых или малоизвестных вымерших видов (Caron et al., 2014), некоторые из которых представляют собой новые строения тела. Такие исследования составляют основу дисциплины, и ее поддержка в этом журнале имеет решающее значение для сохранения жизнеспособности дисциплины. Однако принципиальный подход к такого рода исследованиям уже освещается в специализированных журналах по каждой дисциплине. Пограничный аспект документирования истории жизни на Земле больше связан с необходимостью интеграции различных суб-дисциплин палеонтологии в более широкое изучение летописи окаменелостей с эволюционной и экологической точек зрения (Gill et al., 2014). Палеонтологи все чаще изучают целые сообщества вымерших организмов, что позволяет применять более целостные подходы к пониманию экосистем, в которых жили определенные формы жизни или группы организмов, а также условий, в которых они умирали и сохранялись. Такой подход к изучению летописи окаменелостей стал поистине междисциплинарным, опираясь на широкий спектр физических и биологических наук.

Поскольку более 99 процентов видов, когда-либо обитавших на этой планете, уже вымерли (Raup, 1986), количество ископаемых организмов, которые еще предстоит обнаружить, остается огромным.Со времен Дарвина было много дискуссий относительно относительной полноты летописи окаменелостей на протяжении многих лет, но многочисленные недавние исследования утверждали, что качество летописи улучшается (например, Wills et al., 2008). Хотя многие аспекты эволюции растений и животных действительно прояснились в последние десятилетия, остается бесчисленное множество нерешенных вопросов. Часто новые окаменелости (и новые подходы к их изучению) порождают больше вопросов, чем ответов. Существует постоянная необходимость интегрировать новые открытия и новые данные в общую эволюционную картину и изучить, как они улучшают наше понимание эволюционных процессов, которые привели к существующим формам жизни и сообществам, которые они образуют.Таким образом, основные события в истории жизни, включая происхождение, адаптивную радиацию и вымирание основных клад, являются долгосрочными тенденциями, которые можно полностью понять только в глубокой перспективе, предоставляемой палеонтологией. Это продолжает оставаться одним из основных направлений палеонтологии. Недавние исследования происхождения и раннего разнообразия четвероногих являются особенно впечатляющим примером (Clack, 2009).

Филогенетические исследования существующих форм жизни все чаще основываются преимущественно на молекулярных данных.Значительные достижения в области технологий значительно облегчили получение и анализ геномных последовательностей и другой биомолекулярной информации. Действительно, некоторые исследователи даже полностью отвергли актуальность морфологических данных для реконструкции филогении. Однако современные организмы составляют лишь исчезающе малый процент всех форм жизни, которые когда-либо существовали на Земле, и большинство окаменелостей не сохраняют биомолекулы. Таким образом, значимые исследования общего биоразнообразия должны включать взаимное освещение, многократное сравнение и проверку гипотез, созданных на основе молекулярных данных, путем сравнения с морфологической информацией как от существующих, так и от вымерших видов.

Модели диверсификации и вымирания, задокументированные летописью окаменелостей, не только иллюстрируют историю биосферы, но также дают представление о возможных последствиях серьезных экологических изменений в будущем. Многие исследователи сейчас изучают биологические последствия пяти массовых вымираний за последние 540 миллионов лет или около того, а также причинные физические процессы. Это особенно актуальная область исследований в то время, когда растет беспокойство по поводу воздействия антропогенных изменений окружающей среды.

В последние годы проблема изменения климата привлекла большое внимание научного сообщества и широкой общественности. Исследователи в целом согласны с тем, что изменение климата оказывает глубокое влияние на биологические системы, но менее понятно, как экосистемы и отдельные виды реагируют на такие изменения. В обеих этих областях палеонтологические исследования могут иметь большое значение. Палеоклиматическое моделирование теперь возможно благодаря интеграции многочисленных источников геологической, биологической и химической информации, например, стабильных изотопов.Более глубокое понимание взаимосвязи между изменением климата и диверсификацией и вымиранием древних организмов и сообществ дает тематические исследования для оценки будущих изменений в биосфере (McInerney and Wing, 2011). При рассмотрении нынешнего экологического кризиса данные о временных рамках и темпах изменений в геологическом прошлом имеют жизненно важное значение для оценки возможных реакций биосферы на изменения климата.

Сила палеонтологии заключается в уникальном вкладе, который она может внести в понимание истории жизни, например в открытиях основных групп организмов, ранее неизвестных науке, новых строениях тела, исследованиях темпов видообразования и вымирания, а также в происхождении и последующие изменения в морских и континентальных экосистемах.Интеграция информации, содержащейся в летописи окаменелостей, с геологическими данными будет по-прежнему обеспечивать важную новую информацию о таких событиях в истории жизни на Земле (Dunne et al., 2014). Поэтому этот журнал хотел бы публиковать статьи, которые объединяют геологические и палеобиологические данные для проверки гипотез о крупных событиях вымирания.

Другие серьезные проблемы, стоящие перед дисциплиной, включают в себя не отставать от революционных изменений, происходящих в других естественных науках, и в полной мере использовать эти изменения для сохранения роли палеонтологии как основного интерпретатора истории жизни на Земле.Передовые палеонтологические исследования теперь включают компьютерное моделирование для проверки гипотез, касающихся аспектов биологии вымерших таксонов, когда не существует существующих родственников или даже близких аналогов. Один из элегантных примеров — проверка двигательных способностей у крупных двуногих нептичьих динозавров (Hutchinson, 2004).

За последние три десятилетия компьютерная томография и связанные с ней методы визуализации (например, нейтронное сканирование) открыли новые захватывающие возможности для неразрушающих исследований структуры окаменелостей.Первоначально эти исследования проводились на медицинских КТ с относительно низким разрешением, но в последнее время стало возможным получение изображений на микро- и даже наноуровне (Sanchez et al., 2012). Гистология также стала важным инструментом для изучения твердых тканей окаменелостей (Reisz et al., 2013). В частности, этот подход облегчил изучение моделей роста и реконструкцию скорости метаболизма у вымерших позвоночных (Padian et al., 2004).

Недавние успехи в нашем понимании взаимосвязи между развитием и эволюцией современных животных открыли новую область исследований.Напр., Понимание регуляции развития, основанное на геномике в сочетании с геохимическими данными для реконструкции палеоокружающей среды, пролило много света на первоначальную диверсификацию многоклеточных животных (Erwin et al., 2011). Теперь возможно впервые проверить гипотезы развития и роста вымерших организмов, используя данные о развитии существующих форм. Передовые исследования в этой области включают исследования прошлых эволюционных событий с молекулярными исследованиями и исследованиями развития живых организмов (Rota-Stabelli et al., 2011; Герке и др., 2015).

Главный вызов палеонтологии в ближайшие десятилетия — интеграция палеобиологии с эволюционной биологией, но с хорошим пониманием того, какие эволюционные вопросы могут быть решены в контексте летописи окаменелостей. Равновесие является ключевым моментом, потому что редукционистские объяснения основных эволюционных событий не соответствуют текущим стандартам современной эволюционной биологии. Во многих смыслах контрпродуктивно выдвигать простые гипотезы, основанные на единственной причинно-следственной связи между биологическими или геологическими событиями и такими сложными основными явлениями, как совместная эволюция наземных растений и животных или крупные события вымирания.Современная эволюционная биология выявила сложные взаимодействия между биологическими и земными системами, которые не поддаются простым объяснениям. Преодоление понимания макро- и микроэволюционных процессов было исторической проблемой для палеонтологов и эволюционных биологов и должно оставаться основной целью для студентов в обеих областях исследований.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим профессора Х. Бухера и доктора Питера Д. Рупнарина за их полезные комментарии к черновику этой редакционной статьи.

Список литературы

Клак, Дж. А. (2009). Переход от плавника к конечности: новые данные, интерпретации и гипотезы палеонтологии и биологии развития. Annu. Преподобный «Планета Земля». Sci . 37, 163–179. DOI: 10.1146 / annurev.earth.36.031207.124146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данн, Дж.А., Лабандейра, С. К., Уильямс, Р. Дж. (2014). Высокоразрешенные пищевые сети раннего эоцена показывают развитие современной трофической структуры после вымирания в конце мелового периода. Proc. R. Soc. В 281: 20133280. DOI: 10.1098 / rspb.2013.3280