I.

POJĘCIE EWOLUCJI

 

 

Ewolucja jest powolnym, nieodwracalnym i kierunkowym procesem rozwoju organizmów, którego efektem jest coraz większa różnorodność, złożoność i organizacja świata żywego i któremu podlegają całe populacje, a nie pojedyncze osobniki.

 

 

Procesy ewolucyjne tak jak wcześniej wspomniałam opierają się na zmienności i różnorodności organizmów. Trudno sobie wyobrazić ewolucję, która zachodziłaby wśród osobników identycznych pod względem anatomicznym, fizjologicznym oraz genetycznym. Nie istniałyby wtedy jakiekolwiek możliwości reakcji na czynniki środowiskowe. Na szczęście zmienność osobnicza istnieje w przyrodzie, co można zaobserwować w naszym, najbliższym otoczeniu. Wynika ona z dwóch głównych czynników: wpływu środowiska i układu genów.

 

Tempo Ewolucji

 

Ewolucja biologiczna ma swoje charakterystyczne tempo. Zależy ono zarówno od właściwości samego gatunku, jak i od warunków środowiska zewnętrznego. Szybciej będą ewoluować te gatunki , których osobniki żyją w środowisku zmiennym i nieprzewidywalnym, u których częściej zachodzą mutacje, a cykl rozwojowy trwa krótko.  Wolno będą ulegać przemianom grupy bytujące w środowisku stabilnym, mające długi cykl rozwojowy i będące mało podatne na mutacje. Tempo ewolucji w danej grupie nie koniecznie jest stałe, lecz może się nagle zmienić.

 

II.

ZMIENNOŚĆ OSOBNICZA

Zmienność jest to zróżnicowanie cech osobników w obrębie jednego gatunku. Możemy wymienić kilka rodzajów zmienności m.in. :

 

• Modyfikacyjna (środowiskowa) - wynika z różnic środowiskowych, w jakich znalazły się różne osobniki. Odnosi się do fenotypu, nie jest dziedziczna, jej podstawą nie są różnice w budowie genomu, a raczej w poziomie ekspresji różnych genów.

 

• Rekombinacyjna – jest wynikiem mieszania się genów i tworzenia nowych ich kombinacji. Z takim zjawiskiem możemy się spotkać w czasie powstawania komórek rozrodczych oraz w momencie łączenia się gamet w procesie zapłodnienia.  Zmienność rekombinacyjna jest zmiennością przypadkową i wielokierunkową.

 

• Mutacyjna – zachodzi na podstawie mutacji, czyli trwałej zmianie w materiale genetycznym, w wyniku której osobniki różnią się pod względem posiadanych genów. Zmienność ta jest dziedziczna, odgrywa podstawową rolę w ewolucji oraz w hodowli zwierząt i roślin i tak jak zmienność rekombinacyjna jest przypadkowa i wielokierunkowa.

III.

DOBÓR NATURALNY I JEGO RODZAJE

Dobór naturalny inaczej nazywany selekcją naturalną jest jednym z mechanizmów ewolucji biologicznej. Prowadzi do ukierunkowanych zmian w populacji zwiększających ich przeciętne przystosowanie, czyli adaptację do warunków środowiskowych. Wyróżniamy :

 

Dobór stabilizujący – powoduje eliminację osobników posiadających skrajne wartości danej cechy, czyli wartości najbardziej odległe od średniej. W wyniku działania tego doboru populacja staje się wyrównana i mniej zmienna. Wiąże się to z pełniejszym dostosowaniem do środowiska. Lecz populacja podlegająca doborowi stabilizującemu jest bardzo narażona na wymarcie, ponieważ w razie zmiany warunków środowiskowych nie znajdą się osobniki zdolne do przetrwania w nowej sytuacji.

Dobór skierowany (kierunkowy) – faworyzuje osobniki obdarzone cechami o maksymalnych wartościach, eliminując te, które posiadają cechy o wartości przeciwnej.  Taki typ doboru występuje w zmiennym środowisku i prowadzi do kierunkowych zmian ewolucyjnych.

Przykładem mogą być zwierzęta stałocieplne żyjące w chłodnym klimacie, u których dobór kierunkowy eliminuje osobniki mniejsze, a preferuje większe, gdyż te łatwiej zatrzymują ciepło.

 

Dobór rozrywający – eliminuje osobniki o średnich wartościach danej cechy. Powoduje to wyraźne rozdzielenie populacji na dwie (lub więcej) grupy. Taki dobór działa w wypadku,

gdy populacja zajmuje teren zróżnicowany siedliskowo, a rozdzielenie jej pozwala lepiej wykorzystać zasoby środowiska.

Można wyróżnić także inne rodzaje doborów  m.in.  :

*płciowy          *krewniaczy          *apostatyczny

 

IV.

W praktyce opis dawnej fauny w oparciu o znaleziska skamieniałych szczątków jest bardzo niekompletny. Rozkład miękkich części ciał wielu zwierząt (krążkopławy, pierścienice),

postępuje szybciej niż twardnienie osadów je otaczających. Miękkie części mogą być również niszczone przez padlinożerców. Jednak mimo to zachowało się i tak wystarczająco dużo skamieniałości, aby można było dojść do oczywistych spostrzeżeń. Ziemia była kiedyś zasiedlona przez wiele gatunków, które później wyginęły. Większość tych form posiadała cechy wspólne z współczesnymi zwierzętami. A więc wnioskiem z tych obserwacji było stwierdzenie, że te pradawne zwierzęta reprezentują kolejne etapy rozwoju różnego rodzaju form, czyli są one obrazem zmian, czyli ewolucji. Niektóre z nich mogły być bezpośrednimi przodkami współczesnych gatunków. Historia rozwoju wielu typów zwierząt jest możliwa do prześledzenia w materiale skalnym: ich pojawienie się, rozwój liczebny i rozkwit, a także spadek liczebności i wyginięcie.

1. Eon prekambryjski

 

l  powstanie życia:

 

Przez miliard lat od narodzin naszej planety warunki panujące na Ziemi były bardzo nie sprzyjające powstaniu życia organicznego. Trwała jednak ewolucja biochemiczna. W warunkach beztlenowych, przy udziale energii pochodzącej z wyładowań atmosferycznych, procesów wulkanicznych, rozpadu pierwiastków promieniotwórczych oraz pod wpływem promieniowania ultrafioletowego tworzyły się związki organiczne.

 

l  przebudowa atmosfery

 

Około 2 miliardy lat temu udział tlenu w atmosferze stał się znaczący, powietrze nabrało właściwości utleniających. Taka zmiana warunków doprowadziła do wymarcia większości wczesnych, beztlenowych form życia.

 

l  powstanie komórek eukariotycznych

 

komórka eukariotyczna

 

l  rozmnażanie płciowe

 

Konsekwencją powstania komórek eukariotycznych był nowy sposób rozmnażania. Dotychczas wszystkie organizmy miały pojedynczy zestaw genów i rozmnażały się przez podział komórki. Eukarioty w niesprzyjających warunkach potrafiły zmniejszyć swoją liczebność poprzez łączenie się w komórki podwójne ( diploidalne). Przy poprawie warunków komórki te powracały do pierwotnej formy na skutek podziału redukcyjnego ( mejozy), czemu towarzyszyło wymieszanie się materiały genetycznego. I właśnie tak narodził się proces rozmnażania płciowego.

 

l  Powstanie prekambryjskich wielokomórkowców

 

2. Era Paleozoiczna

 

l  ewolucja autotrofów

 

Autotrofy ogólnie określane mianem glonów na początku ery paleozoicznej pod wpływem zmian środowiska podzieliły się na trzy linie rozwojowe:

- linia krasnorostów

- linia brunatnic

- linia zielenic

l  szybsze tempo ewolucji zwierząt

 

Przyspieszenie tempa ewolucji zwierząt było spowodowane dostępnością licznych środowisk, zarówno nowych, jak i opuszczonych przez wymarłą faunę. Powstało wtedy wiele nowych form reprezentujących prawie wszystkie współczesne typy. Pojawiły się także takie, które nie mają reprezentantów we współczesnym świecie.

 

l  pojawienie się kręgowców

 

To było jedno z najważniejszych wydarzeń tej ery. Z pierwszej połowy ordowiku znamy szczątki zwierząt, które wyglądem przypominały ryby, ale z powodu braku ruchowej żuchwy zaliczane są do bezżuchwowców.

 

bezżuchwowiec

l  ewolucja łuku żuchwowego

 

 

l  skolonizowanie lądu przez rośliny

 

Autotrofy już w poprzedniej epoce „próbowały” skorzystać z większej dostępności światła w środowisku powietrznym, lecz dopiero w erze paleozoicznej zdecydowanie wkroczyły na ląd.

 

Trudności jakie musiały pokonać rośliny wkraczając na ląd:

 

-         dostępność wody

-         wypór hydrostatyczny

-         przenoszenie gamet i zarodników

-         temperatura

 

l  pierwsze zwierzęta lądowe – stawonogi

 

Pojawiły się na lądzie równocześnie z pierwszymi roślinami, lecz miały o wiele mniej problemów z opanowaniem tego środowiska. Posiadały już wodoszczelny pancerz i odnóża przystosowane do kroczenia.

 

l  Zmiany organizacji pędów u roślin

 

• szczyt rozwoju pancernych bezżuchwowców

 

l  wyjście kręgowców na ląd

 

Pierwsze lądowe kręgowce, czyli prymitywne płazy zwane labiryntodontami, meandrowcami lub płazami tarczogłowymi. Zwierzęta te, choć podobne do ryb, jako dorosłe nie posiadały już skrzeli, a całą wymianę gazową prowadziły za pomocą płuc oraz przez powłoki ciała.

l  powstanie skrzydeł owadów

 

W dewonie równolegle do ewolucji lądowych kręgowców trwała też ewolucja lądowych stawonogów. W połowie tego okresu pojawiły się bezskrzydłe owady, a pod koniec owady uskrzydlone. Były to pierwsze zwierzęta, które opanowały zdolność do aktywnego lotu.

 

l  Koniec dewonu – wielkie wymieranie organizmów

 

l  Karbon

 

W strefie równikowej, gdzie znajdowały się lądy Euroameryki i płyty azjatyckie, panował klimat wilgotny i gorący. Grząskie bagna i sadzawki porastały olbrzymie skrzypy, a suche tereny opanowały drzewiaste widłaki. Paprocie także wchodzące w skład tych lasów, silnie się zróżnicowały, dając różnorodne formy drzewiaste odraz zielne.

l  Powstanie roślin nasiennych ( paprocie nasienne, kordaity, miłorzęby, sagowce, rośliny iglaste)

 

l  lasy węglowe

 

Późny karbon był okresem tworzenia się największych światowych złóż węgla kamiennego.

 

l  Wodne zwierzęta karbonu

 

W toni wodnej trwał ewolucyjny wyścig o opanowanie nisz ekologicznych pozostawionych przez pancerne ryby i bezżuchwowce.

 

l  Ewolucja kręgowców lądowych

 

Pierwotne płazy labiryntowe silnie zróżnicowały, dając szereg linii rozwojowych. Duże znaczenie dla późniejszej ewolucji kręgowców lądowych mają płazy zwane antrakozaurami. Były one zwierzętami o stosunkowo krótkim tułowiu, długich nogach i wysoko sklepionej czaszce. Właśnie wśród nich upatruje się przodków gadów, a co za tym idzie również ptaków i ssaków.

antrakozaur

 

l  Pierwsze gady

 

Prymitywne owodnice rozdzieliły się na dwie zasadnicze linie rozwojowe:

 

synapsydy – gady ssakokształtne: pelikozaury i terapsydy, formy spokrewnione ze ssakami.

 

zauropsydy – dały początek wielu gadom kopalnym, gadom współczesnym i ptakom.

• Przemiany wśród roślinności

 

Klimat drastycznie zmienił się z gorącego i wilgotnego na wybitnie suchy i kontynentalny. Tej zmiany nie wytrzymały panujące dotychczas drzewiaste rośliny zarodnikowe. Wymarły klinolisty, prawie wszystkie kalamity, sygilarie i większość paproci drzewiastych. Ich miejsce do połowy permu zajęły rośliny nagonasienne zdecydowanie lepiej przystosowane do klimatu suchego. W tym czasie powstały wszystkie główne grupy nagonasiennych.

 

l  Świat zwierzęcy permu

 

Na lądzie świat zwierzęcy uległ znacznym zmianom. Płazy wytworzyły szereg sporych, krokodylopodobnych drapieżników, a nawet niespotykane dziś formy roślinożerne. Ale największe panowanie objęły gady.

 

 

 

 

 

l  Radiacja adaptatywna gadów

 

Wytworzenie się trzech głównych linii rozwojowych gadów różniących się liczbą i położeniem dołów skroniowych w czaszce:

 

-         anapsydy

-         synapsydy

-         diapsydy

 

l  okres panowania gadów ssakokształtnych (terapsydy)

 

3. Era mezozoiczna

 

l  odrodzenie się bogactwa kręgowców lądowych

-płazy tarczogłowe

-parapsydy

-terapsydy

-diapsydy

 

l  pojawienie się dinozaurów

 

U części gadów naczelnych doszło do zmiany postawy. Pierwotnie szeroko rozstawione kończyny przesuwają się pod tułów, który zostaje przez to wysoko uniesiony nad ziemię. Chód na wyprostowanych nogach sprawia, że zwierzę może poruszać się szybciej i mniejszym nakładem energii. Dodatkowo przenoszenie ciężaru ciała bezpośrednio na podłoże, a nie za pośrednictwem wygiętego stawu łokciowego czy kolanowego, daje możliwość osiągnięcia znacznie większych rozmiarów. Wśród tak poruszających się gadów znajdowali się przodkowie dwóch najważniejszych grup – dinozaurów i pterozaurów.

Pojawienie się dinozaurów przypieczętowało przegraną terapsydów. Gady ssakokształtne były systematycznie wypierane ze swoich środowisk i nawet pojawienie się ssaków w połowie triasu nie zmieniło sytuacji.

 

l  Ewolucja stawu żuchwowego u ssaków

 

l  sukces dinozaurów

 

cechy dinozaurów, które umożliwiły im sukces ewolucyjny :

 

-nogi podciągnięte pod tułów

-stałocieplność

-lekka budowa ciała oraz duży mózg

 

l  chłodne obszary opanowane przez miłorzęby i iglaste

 

l  panowanie mięczaków

 

Po triasowym wymieraniu  najszybciej otrząsnęły się mięczaki . Zanim ryby zdołały podjąć rywalizację, amonity i belemnity zróżnicowały się i zwiększyły swoją liczebność tak, że stały się najliczniejszą grupą aktywnie pływających zwierząt. Ryby były dość zróżnicowane i nawet zdarzały się wśród nich prawdziwe giganty, ale ich udział w życiu morza był drugoplanowy. Toń wodną opanowały mięczaki.

amonit

 

 

 

l  Ewolucja ssaków w jurze

 

Ssaki w tym czasie były wielkości i kształtu myszy lub ryjówki. Tworzyły kilka grup rozróżnianych na podstawie zębów, ale zdołały znaleźć sobie własne miejsce w ekosystemach. Praktycznie opanowały nisze ekologiczne małych, nocnych owadożerców oraz roślinożerców.

 

 

l  Radiacja i rozwój dinozaurów

 

Na początku jury dinozaury nie prezentują się zbyt efektownie. Były średnich rozmiarów, nieliczne gatunkowo, za to dość szeroko rozprzestrzenione.

 

l  Pierwsze ptaki

 

Najlepiej rozwinięte pióra wśród celurozaurów miał Archeopteryks (praptak). Jego pióra praktycznie w ogóle nie różniły się od piór współczesnych ptaków. Pierzasta okrywa ciała dinozaurów początkowo rozwinęła się prawdopodobnie jako izolacja termiczna, a dopiero później okazała się przydatna do lotu.

Praptak

l  Zmierzch gigantów

 

Temperatura wód powierzchniowych w kredzie była niezwykle wysoka. W takich warunkach następował bujny rozwój planktonu. Wiele organizmów osiągnęło olbrzymie rozmiary, na przykład małże, żółwie, a także otwornice.

 

l  Powstanie roślin kwiatowych

 

Pojawiły się rośliny okrytonasienne. Początkowo niezbyt liczne, lecz od koniec kredy były już bardziej zróżnicowane. Zajmowały większość dostępnych środowisk i wyraźnie dominowały nad nagonasiennymi.

Chociaż większość cech charakterystycznych dla kwiatowych pojawiła się już wcześniej w historii roślin w różnych grupach systematycznych, tylko w jednej grupie występują one łącznie i to właśnie świadczy o ich „wyższości ewolucyjnej”.

 

l  Ewolucja kręgowców lądowych w kredzie

 

Wśród lądowych kręgowców zmiany były mniej rewolucyjne niż wśród roślin. Polegały raczej na stopniowym zastępowaniu grup prymitywniejszych przez bardziej wyspecjalizowane.

Niektóre kręgowce powiększały swe rozmiary, redukowały uzębienie, inne pozostają zaś wciąż niewielkimi zwierzętami.

 

l  Zmiany u ssaków

 

Wyróżnić możemy w tym okresie trzy grupy ssaków, podobnych zewnętrznie, lecz różniących się zębami, szkieletem i sposobem rozmnażania:

 

-stekowce

-wieloguzkowce

-ssaki właściwe

stekowiec

 

l  dalsza dominacja dinozaurów

 

l  wielkie kredowe wymieranie

Wymierają wszystkie dinozaury, pterozaury, amonity, belemnity, tropikalne małże, mozazaury, plezjozaury, niektóre grupy ptaków, a także wiele ssaków.

 

1. Era kenozoiczna

 

Klimat i roślinność wraca do równowagi. Praktycznie na całej Ziemi zapanowała roślinność spotykana dziś jedynie w tropikach ( bananowce, figowce, drzewa sandałowe, drzewiaste paprocie, sekwoje, sosny bursztynowe, cedry). Pojawiło się także bardzo dużo nowych roślin zielonych, a na terenach bardziej suchych – pierwsze kaktusy. Rośliny nagonasienne stały się grypą marginalną.

Zwierzęta potrzebowały trochę więcej czasu niż rośliny na odtworzenie kredowej różnorodności. Stopniowo rósł udział ryb. Na lądzie podjęły się odtworzenia dawnej świetności olbrzymie, drapieżne ptaki.

 

l  Kenozoiczna radiacja ssaków

 

Ssaki nadal pozostały zwierzętami średniej wielkości, wykazywały jednak coraz większe zróżnicowanie.

Późnokredowe wymieranie przeżyło jedynie kilka grup ssaków m.in. :

 

-wieloguzkowce

-stekowce

-torbacze

-łożyskowce

torbacze

 

l  epoka lodowcowa

 

Pod wpływem ruchów lodowca następowało przemieszczanie się zbiorowisk roślinnych. Roślinność ciepłolubna panowała na południu.

 

l  Ssaki czwartorzędu

 

Powstały gatunki ssaków zimnolubne i włochate np. mamuty, mastodonty, nosorożce włochate, woły piżmowe, prażubry oraz różnorodne norniki i leming. Na roślinożerne zwierzęta polowały zaś dobrze dostosowane do środowiska drapieżniki : lwy, hieny i niedźwiedzie jaskiniowe, a także tygrysy szablozębne.

• Człowiek wkracza na scenę

 

BIBLIOGRAFIA

 

 

1. Postawy Ewolucjonizmu – Wydawnictwo: Operon

Autorzy: J.Balerstet oraz K.Sabath

 

1. Wielki ilustrowany atlas świata

 

3. ABC Przyrody ( w pytaniach i odpowiedziach )

Wyd. Reader’s Digest

 

4.Świat Wiedzy

5.Internet