Палеонтологические доказательства эволюции животных
Палеонтологические доказательства эволюции основаны на изучении ископаемых остатков организмов и следов их жизнедеятельности. Они показывают, какие животные существовали в разные геологические эпохи, как изменялись их признаки и как возникали новые группы.
Что изучает палеонтология
Палеонтология — наука об ископаемых организмах, их строении, образе жизни и распространении в прошлом. Ископаемыми остатками, или фоссилиями, называют сохранившиеся части древних организмов и следы их жизнедеятельности: кости, зубы, раковины, отпечатки, норы, яйца, следы ползания и отпечатки растений, которыми питались животные.
Палеонтологические доказательства эволюции — это данные об ископаемых организмах, позволяющие восстановить последовательность исторических изменений живых существ и родство между древними и современными группами.
Обычно мягкие ткани разрушаются, поэтому чаще всего сохраняются твёрдые части тела: скелет, панцирь, зубы, хитиновый покров. Для образования окаменелости нужны особые условия: быстрое погребение в осадке, недостаток кислорода, уплотнение осадочных пород и длительное время. Поэтому ископаемая летопись неполна: отсутствие находки ещё не означает, что организм никогда не существовал.
- Остатки тела: кости, зубы, раковины, панцири, части скелета.
- Отпечатки: контуры тела, перья, чешуя, листья и следы мягких тканей.
- Следы жизнедеятельности: норы, кладки яиц, следы укусов, отпечатки лап и ползания.
- Окаменелости: остатки или отпечатки, минерализованные и сохранившиеся в горных породах.
Как читают ископаемую летопись
Большинство фоссилий находят в осадочных породах. В ненарушенной последовательности слоёв нижние слои обычно древнее верхних. Сопоставляя возраст слоёв, строение найденных организмов и их географическое распространение, учёные восстанавливают изменения животного мира.
Если осадочные слои не были перевёрнуты или перемешаны, то нижний слой образовался раньше верхнего. Поэтому находки в нижних слоях в среднем древнее находок в верхних.
Для определения возраста используют два подхода. Относительный возраст показывает, какая находка древнее или моложе другой. Абсолютный возраст выражают в годах; его устанавливают, например, по распаду радиоактивных изотопов в породах. Эти методы дополняют друг друга: слои задают последовательность, а радиометрическое датирование помогает оценить время.
Здесь \(N_0\) — исходное количество радиоактивного вещества, \(N\) — количество, оставшееся через время \(t\), а \(T\) — период полураспада. В школьных задачах по палеонтологии обычно используют готовые значения периода полураспада и сравнивают возраст образцов.
В ненарушенной толще осадочных пород нашли два ископаемых. Какое обычно древнее?
Переходные формы и филогенетические ряды
Особенно важны находки организмов, сочетающих признаки разных крупных групп. Такие организмы называют переходными формами животных. Они не являются «половиной» одного и «половиной» другого современного вида. Это древние формы, у которых сохраняется сочетание признаков предковой и более новой группы.
Переходная форма — ископаемый или иногда современный организм, в строении которого сочетаются признаки двух родственных систематических групп и видны этапы исторического преобразования признаков.
Классический пример — археоптерикс. Он имел перья и крылья, как птицы, но одновременно зубы, длинный хвост с позвонками и пальцы на передних конечностях, как древние пресмыкающиеся. Поэтому археоптерикс связывает в ископаемой летописи древних пресмыкающихся и птиц, хотя сам не является прямым предком всех современных птиц.
Другие примеры: зверозубые пресмыкающиеся, сочетавшие признаки пресмыкающихся и млекопитающих; ихтиостега, имевшая признаки кистепёрых рыб и первых земноводных; древние копытные, по которым прослеживается изменение конечностей и числа пальцев в ряду предков лошади. Такие последовательности называют филогенетическими рядами.
| Ископаемая форма | Сочетающиеся признаки | Что показывает |
|---|---|---|
| Археоптерикс | Перья и крылья; зубы и длинный хвост | Связь древних пресмыкающихся и птиц |
| Ихтиостега | Конечности наземного типа; признаки рыб | Переход от водных позвоночных к наземным |
| Зверозубые пресмыкающиеся | Черты пресмыкающихся и млекопитающих | Постепенное формирование признаков млекопитающих |
| Древние лошади | Разное число пальцев и изменение зубов | Историю формирования современных лошадиных |
Разобранный пример: как сделать вывод по ископаемым данным
В нижнем слое найдены животные с пятью пальцами на конечностях, в среднем — с тремя, а в верхнем — преимущественно с одним развитым пальцем. Какой вывод подтверждается такими данными?
Такой ряд не означает, что каждый найденный организм обязательно был прямым предком следующего. Он показывает направление изменений и существование родственных форм в разные периоды. Для окончательного вывода учитывают также строение скелета, возраст пород, распространение и другие признаки.
Значение и ограничения ископаемых доказательств
Палеонтологические данные позволяют установить появление и вымирание групп, изменение их ареалов, увеличение разнообразия и последовательность усложнения некоторых органов. Они особенно убедительны, когда находки образуют ряд форм и согласуются со сравнительно-анатомическими данными, эмбриологией и молекулярными исследованиями.
Ископаемая летопись не даёт полного ряда для каждого вида. Многие организмы жили в средах, где окаменение почти невозможно; небольшие и мягкотелые животные сохраняются редко. Кроме того, новые находки постоянно уточняют представления о родстве. Поэтому палеонтологическое доказательство строится не на одной кости, а на совокупности находок и их сопоставлении.
1. Нельзя считать, что любой древний организм был прямым предком современного. Чаще он был боковой ветвью родственной группы. 2. Переходная форма не обязана иметь ровно половину признаков одной группы и половину другой. 3. Нижний слой древнее верхнего только при ненарушенном залегании пород. 4. Ископаемые остатки — не то же самое, что рудименты животных немесе атавизмы животных: рудименты и атавизмы наблюдаются у современных организмов.
Если в условии даны слои, сначала выпишите их порядок от древнего к молодому. Затем сравните признаки организмов и только после этого сформулируйте направление эволюционных изменений. При первом упоминании систематических групп полезно соотносить их с систематическими категориями животных и учитывать общий вид животных.
Связь с другими доказательствами эволюции
Ископаемые остатки показывают развитие во времени, а сравнительно-анатомические доказательства эволюции животных сопоставляют строение современных и вымерших форм. Особенно полезно совместно анализировать гомологичные органы животных: их общий план строения указывает на родство, а различия — на приспособление к разным условиям. В отличие от них аналогичные органы животных имеют сходную функцию, но разное происхождение.
Быстрая проверка
Главное
- Палеонтология изучает ископаемые остатки и следы жизнедеятельности древних организмов.
- Последовательность ненарушенных слоёв помогает установить относительный возраст находок.
- Переходные формы сочетают признаки родственных групп и показывают этапы исторического развития.
- Филогенетические ряды демонстрируют направленные изменения признаков, но не всегда состоят из прямых предков.
- Ископаемые доказательства наиболее убедительны в совокупности с другими доказательствами эволюции.