что такое дивергенция и конвергенция в биологии

Дивергенция и конвергенция в биологии

Вы будете перенаправлены на Автор24

Дивергенция – это тип эволюционного развития, при котором в результате влияния различных факторов у организмов образуются признаки, отличные от предковой формы.

Понятия дивергенция и конвергенция в биологии

Для того, чтобы обеспечить полное понимание заявленных процессов и трактовать их эволюционное значение необходимо также дать определение понятию конвергенция.

Конвергенция – это тип эволюционного развития, при котором у отдаленных друг от друга в биологическом плане групп организмов возникает ряд общих признаков, что спровоцировано их приспособлением к схожим условиям обитания.

Теория эволюции говорит о том, что все живые организмы на Земле развивались по направлению от простого к сложному. Но, если же такая тенденция сохранялась длительное время, то почему сегодня в природе существует такое большое видовое разнообразие организмов? Многие ученые объясняют это явление с точки зрения вышеописанных понятий конвергенции и дивергенции. Оба понятия буквально означают комплекс особенностей и закономерностей развития видов.

Поскольку теория эволюции подразумевает естественный процесс изменения живых организмов до качественно нового уровня, то конвергенция и дивергенция приводят к подобному результату. Современная эволюционная теория основывается на гипотезе Чарльза Дарвина о том, что существует механизм естественного отбора и влияние таких факторов, как мутации, дрейф генов, смена частоты аллелей внутри популяции.

Многие ученые также считают, что эволюционные направления возникают потому, что предковые формы организмов, когда-то принадлежали к различным родственным группам. Несмотря на все многообразие эволюционных механизмов, ведущая роль отводится конвергенции и дивергенции. Оба процесса наблюдаются в эволюции органического мира с равной степенью вероятности и требуют детального изучения и обоснования.

Готовые работы на аналогичную тему

Сущностный смысл понятий в рамках биологического знания

Дивергентную эволюцию можно охарактеризовать следующим образом:

Дивергенция в биологии является достаточно распространенным феноменом. Она проявляется в ходе борьбы за существование потому, что каждый новый приобретенный признак уменьшает остроту конкурентной борьбы. Образованные популяции занимают специфические экологические ниши и не затрагивать при этом других особей. Дивергенция также может стать результатом изоляции. Дивергенция происходит на уровне различных таксономических единиц: рода, вида, отряда. При этом она отслеживается достаточно просто.

Примерами дивергенции служат разделение класса млекопитающих на грызунов, хоботных, китообразных, приматов и пр. Кроме того примерами дивергенции в биологии могут служить: изменение формы листьев, их превращение в колючки у суккулентов. Приведенный пример не является исчерпывающим.

Конвергентная эволюция, в свою очередь, наблюдается у отдаленных организмов. Она проявляется в схожести признаков у систематически разных организмов. Данное направление образования новых видов также происходит в результате влияния естественного отбора. Но при этом представители различных классов, отрядов и прочее приобретают схожие черты строения. Это обусловлено общей средой обитания или схожестью образа жизни. Схожесть, возникающая при конвергенции, не затрагивает всего тела. Она касается только тех органов, которые необходимы для приспособления к конкретным условиям среды. Другими словами, конвергенция имеет узкий характер приспособленности, но всегда более конкретный.

Например, те животные, которые перемещаются по воздуху приобретают видоизмененные конечности – крылья. Но при этом одни из них относятся к позвоночным, а другие к насекомым. Все обитающие в воде организмы имеют обтекаемую форму тела. Поэтому форма тела дельфинов, китов и рыб представляет собой типичную конвергенцию. Из-за внешней схожести китов, и дельфинов с акулами их ошибочно причисляли к рыбам.

Еще одним примером конвергенции можно считать крылья летучих мышей, насекомых, птиц. Наличие этих органов также обусловлено образом жизни животных.

Таким образом, если сравнивать конвергенцию и дивергенцию между собой, то можно отметить следующие закономерности:

Дивергенция поддерживается борьбой за существование, и обеспечивает более полное использование условий среды. Конвергенция отражает возможность организмов адаптироваться в тех условиях среды, которые не обладают высокой степенью разнообразия. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. В результате дивергенции формируются так называемые гомологичные органы, которые имеют единое происхождение независимо от выполняемых функций.

Конвергенция, напротив, провоцирует возникновение аналогичных органов, которые выполняют одинаковые функции и имеют внешнее сходство, но различаются по происхождению.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что конвергенция и дивергенция протекают внутри эволюционного процесса с равной степенью вероятности и в любом случае приводят к изменению видов.

Источник

Доказательства эволюции

Пути эволюции

В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.

Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.

Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.

Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?

У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?

Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:

Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас мы обсудим рудименты и атавизмы.

У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток), третье веко (эпикантус).

У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.

Переходные формы

Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.

Эмбриологические доказательства

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).

Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.

Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных настолько похожи друг на друга, что практически неразличимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения животного мира.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных видов животных и растений.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Конвергенция и дивергенция в биологии: определение и смысл процессов

Конвергенция и дивергенция в биологии

Определение конвергенции и дивергенции

Что такое дивергенция?

Дивергенция — это определенный тип эволюционного развития, в ходе которого под влиянием разнообразных факторов у организмов развиваются отличные от предковой формы признаки.

Полное понимание и трактовка дивергенции в биологии невозможна без определения понятия конвергенции. Дивергенция и конвергенция всегда стоят рядом.

Что такое конвергенция?

Конвергенция — это такой тип эволюционного развития, в ходе которого биологически непохожие друг на друга организмы приобретают ряд общих признаков на основании их приспособления к общим условиям существования.

Согласно теории эволюции, развитие всех живых организмов на нашей планете происходило в направлении от более простого к более сложному. Возникает закономерный вопрос: если такое развитие продолжалось достаточно долго, то откуда сегодня в природе такое видовое разнообразие организмов? Большинство ученых для объяснения этого явления используют понятия конвергенции и дивергенции.

Эти понятия — отражение комплекса особенностей и закономерностей развития видов.

Теория эволюции говорит об естественном процессе изменения живых организмов до нового уровня — качественно, в первую очередь. Именно дивергенция с конвергенцией и приводят к такому результату.

В основе современной эволюционной теории лежит гипотеза Дарвина, указывающая на существование механизма естественного отбора и влияния определенных факторов — мутаций, дрейфа генов, смены частоты аллелей внутри популяции.

Большинство ученых убеждено, что возникновение эволюционных направлений связано с принадлежностью предковых форм организмов к различным родственным группам. Эволюционных механизмов существует огромное множество, но самыми главными считаются конвергенция с дивергенцией.

Дивергенция и конвергенция в биологии присутствуют в эволюции органического мира с равной степенью вероятности, нуждаются в продолжительном изучении и объяснении.

Смысл процессов и биологическое значение

Дивергенция в биологии как эволюционный процесс характеризуется некоторыми особенностями:

Дивергенция и физика в данном случае никак не связаны.

Примеров дивергенции в биологии полно. Все потому, что это явление проявляется в процессе борьбы за существование: с каждым новым приобретенным признаком острота конкурентной борьбы снижается. Образованные в результате популяции занимают специфические экологические ниши, что позволяет им не затрагивать других особей.

Также дивергенция в некоторых случаях является следствием изоляции.

Дивергенция как явление может происходить на разных таксономических уровнях: рода, вида, отряда. И отследить ее не составляет труда.

Примеры дивергенции можно наблюдать на разделении класса млекопитающих: на грызунов, хоботных, приматов, китообразных и т. д. А еще в качестве примеров можно привести изменение формы листьев, преобразование их в колючки (у суккулентов). И это далеко не все примеры дивергенции.

Конвергенци наблюдается при рассмотрении достаточно далеких друг от друга организмов. Она проявляется в схожести некоторых признаков у организмов, которые являются систематически разными. Этот вариант образования новых видов тоже связан с естественным отбором. Однако в результате представители разных классов, отрядов и видов получают похожие черты в строении. Чаще всего это объясняется одной и той же средой существования и похожим образом жизни.

Однако в результате конвергенции возникающая схожесть не распространяется на все тело. Речь может идти только о схожести органов, которые участвуют в процессе приспособления к условиям окружающей среды. Поэтому можно говорить об узком характере приспособленности — и очень конкретном.

Какие органы возникают в результате конвергенции?

Яркий пример — животные, которые передвигаются по воздуху. У них появляются видоизмененные конечности в виде крыльев. Тем не менее некоторые из этих животных принадлежат к позвоночным, а другие — к насекомым.

У животных, обитающих в воде, обычно обтекаемая форма тела. Из этого следует, что форма тела у дельфинов, китов и рыб — результат конвергенции. Кстати, внешнее сходство акул, китов и дельфинов было поводом причислять их к рыбам.

Крылья летучих мышей, птиц и насекомых — еще один пример конвергенции и результат их образа жизни.

Если сравнивать конвергенцию и дивергенцию в биологии, то прослеживаются определенные закономерности:

Борьба за существование поддерживает дивергенцию и гарантирует более полное использование условий окружающей среды. В случае с конвергенцией — это всего лишь отражение возможностей организмов адаптироваться в условиях среды, не обладающей разнообразием.

Благодаря дивергенции увеличивается разнообразие форм жизни, формируются гомологичные органы — у них одинаковое происхождение вне зависимости от выполняемых функций.

В отличие от дивергенции, конвергенция является причиной формирования аналогичных органов, выполняющих одни и те же функции и имеющие внешнее сходство. Однако происхождением они различаются.

Конвергенция и дивергенция происходят внутри эволюционного процесса, имеют разную степень вероятности и во всех случаях приводят к видовому изменению.

Источник

Макроэволюция. Доказательства эволюции. Направления и пути эволюции. Происхождение человека.

Макроэволюция

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В её основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции. Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.

Дивергенция и конвергенция

Процесс	Характеристика	Примеры
Дивергенция	Расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разнородных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, рода на виды, семейства на роды и т. д. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни.	Разные породы собак, расы человека, разные классы типа Хордовые.
Конвергенция	Схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в схожих условиях.	Акулы, ихтиозавры и дельфины имеют внешнее сходство, но принадлежат к разным систематическим группам — рыбам, пресмыкающимся и млекопитающим соответственно.

В результате дивергенции формируются гомологичные органы, в процессе конвергенции — аналогичные. Гомологичные и аналогичные органы

ОрганыХарактеристикаПримерыГомологичныеОрганы, имеющие единое происхождение независимо от выполняемых функций. Формируются в результате дивергенции.Конечности позвоночных; видоизменения корня, стебля и листьев у растений.АналогичныеОрганы, выполняющие одинаковые функции и имеющие внешнее сходство, но различные по происхождению. Образуются в результате конвергенции.Жабры рака и рыбы, крыло птицы и бабочки, роющие конечности крота и медведки.

Главные направления эволюции

Отечественные учёные А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили главные направления эволюции (биологический прогресс и биологический регресс) и главные пути эволюции (ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации). Ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации относят к биологическому прогрессу.

НаправлениеХарактеристикаПримерыБиологический прогрессУвеличение численности особей данной систематической группы, расширение ареала, расширение видового разнообразия внутри группы (популяций и подвидов внутри вида, видов в роде и т. п.). Биологический прогресс означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за существование. Биологический прогресс является следствием хорошей приспособленности организмов к условиям окружающей среды.В настоящее время прогрессируют многие группы насекомых, костистых рыб, цветковых растений и др.Биологический регрессУменьшение численности особей данной систематической группы, сужение ареала, сокращение видового разнообразия внутри группы. Биологический регресс означает отставание вида или другой систематической группы в темпах эволюции от скорости изменений условий окружающей среды. Биологический регресс может привести к вымиранию группы.Исчезли древовидные плауны и хвощи, древние папоротники, большинство древних земноводных и пресмыкающихся. Регрессирующим является род выхухолей, семейство гинкговых и др.

Деятельность человека является мощным фактором биологического прогресса одних видов (одомашненных животных, культурных растений, сорняков, вредителей и паразитов, болезнетворных микробов) и биологического регресса других видов (сокращается численность и сужается ареал соболя, на грани вымирания находится уссурийский тигр). Причина их вымирания заключается в том, что под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно быстрее, чем формируются приспособления.

Главные пути эволюции

Существуют три основных пути биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация.

НаправлениеХарактеристикаПримерыАроморфоз (арогенез)Крупное эволюционное изменение, ведущее к подъёму уровня биологической организации, увеличению интенсивности процессов жизнедеятельности. Ароморфоз не является узким приспособлением к конкретным условиям среды. Это развитие у группы организмов принципиально новых признаков и свойств, позволяющих ей перейти в другую адаптивную зону.Появление автотрофного питания, аэробного дыхания, эукариотических клеток, полового размножения.Идиоадаптации (аллогенез)Мелкое эволюционное изменение, приспособление к определённым условиям среды обитания без подъёма уровня биологической организации. Идиоадаптации к узким, ограниченным условиям среды приводят к специализации группы. Специализация при быстром изменении условий среды может привести к вымиранию.Термофильные бактерии, живущие в горячих источниках; специализация некоторых растений к определённым опылителям и др.Общая дегенерация (катагенез)Эволюционное изменение, ведущее к упрощению организации, образа жизни в результате приспособления к более простым условиям существования. Дегенерации, как правило, происходят при переходе к сидячему или паразитическому образу жизни, когда органы, потерявшие биологическое значение, исчезают.У ленточных червей утрачены некоторые органы чувств, пищеварительная система; у повилики — атрофия корней и листьев.

Происхожение и эволюция человека

К. Линней, основатель первой классификации живых организмов, поместил человека в отряд приматов вместе с обезьянами и полуобезьянами.
Ж. Б. Ламарк, автор первой теории эволюции, предположил, что человек произошел от древних обезьян, перешедших к прямохождению.
Ч. Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) проанализировал обширные данные сравнительной анатомии, эмбриологии и систематики и распространил на человека основные положения эволюционной теории. В результате он обосновал идею родства человека и человекообразных обезьян, имевших общего предка, т. е. идею происхождения человека от «нижестоящей животной формы».
Человек занимает следующее положение в современной систематике живых организмов: тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Млекопитающие, подкласс Плацентарные, отряд Приматы, семейство Люди, род Человек, вид Человек разумный.

Систематика вида Человек разумный

Систематические категории	Доказательства
Тип Хордовые	На ранних этапах эмбрионального развития внутренний скелет представлен хордой, глотка имеет жаберные щели, нервная трубка развивается над хордой, кишечная трубка формируется под хордой, тело имеет двустороннюю симметрию
Подтип Позвоночные	По мере развития хорда заменяется позвоночным столбом, формируется череп и челюстной аппарат, имеется пять отделов головного мозга, сердце располагается на брюшной стороне тела
Класс Млекопитающие	Имеются молочные, потовые и сальные железы, волосяной покров, диафрагма, четырёхкамерное сердце, позвоночник разделён на пять отделов, хорошо развита кора головного мозга, внутриутробное развитие зародыша, теплокровность
Подкласс Плацентарные	Имеется матка, питание плода осуществляется через плаценту, зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные
Отряд Приматы Человекообразные обезьяны	Передние конечности хватательного типа (первый палец противопоставлен остальным), имеются ногти, одна пара сосков молочных желёз, глаза расположены в одной плоскости, что обеспечивает объёмное зрение, происходит замена молочных зубов Сходное строение мозгового и лицевого отделов черепа, хорошо развитые лобные доли головного мозга, слабо развитая обонятельная зона, большое число извилин коры больших полушарий, наличие аппендикса, исчезновение хвостового отдела позвоночника, развитие мимической мускулатуры, сходные резус-факторы и группы крови (АВ0), наличие менструального цикла у самок; продолжительность беременности около девяти месяцев; сходство кариотипов; общие болезни и др.
Вид Человек разумный	Высокая степень развития головного мозга. Масса головного мозга человека в 2–2,5 раза больше массы мозга человекообразных обезьян. В результате у человека мозговой отдел черепа значительно преобладает над лицевым. Особенное развитие получила кора переднего мозга с большим количеством борозд и извилин. Значительно развиты теменные, лобные и височные доли, где расположены важнейшие центры психики и речи. Развитие мозга привело к появлению абстрактного мышления, сознания и речи. Прямохождение. Оно привело к ряду изменений в строении скелета (изгибы позвоночника, уплощенная грудная клетка, широкий таз, сводчатая стопа) и мускулатуры (сильное развитие мышц пояса нижних конечностей и самих нижних конечностей: ягодичных, икроножных и др.). Значительное противопоставление первого пальца руки остальным. Это делает человеческую кисть прекрасным органом труда.

Родство человека и животных подтверждается наличием у него рудиментов и атавизмов.

Рудименты и атавизмы человека

ПризнакХарактеристикаПримерыРудиментыНедоразвитые органы, практически утратившие в процессе эволюции свои функции по сравнению с гомологичными органами предковых форм и находящиеся на стадии обратного развития (исчезновения)Копчик, червеобразный отросток (аппендикс), третье веко, зубы мудрости, мышцы, двигающие ушную раковину, и др.АтавизмыПоявление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюцииРождение людей с хвостом, густым волосяным покровом тела, дополнительными сосками, сильно развитыми клыками и др.

Появление атавизмов свидетельствуют о том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в процессе эволюции в генофонде, но их действие при нормальном онтогенезе блокировано.
Рудименты встречаются практически у всех особей данного вида, а атавизмы являются отклонением от нормы.
Доказательствами происхождения человека от «ниже стоящей животной формы» являются пять групп фактов:

Источник