Биология для поступающих в вузы

Положение человека в природе - МАКРОЭВОЛЮЦИЯ - ЭВОЛЮЦИЯ

Человек относится к типу хордовых, подтипу позвоночных, классу млекопитающих, подклассу плацентарных одноутробных, отряду приматов, подотряду человекоподобных приматов, секции узконосых обезьян Нового Света, надсемейству человекообразных приматов, семейству людей, виду «человек разумный», подвиду «современный человек». В состав надсемейства человекообразных приматов входит семейство гоминид (Hominidae), куда относятся современный человек разумный и ископаемые люди (питекантропы, синантропы, неандертальцы и некоторые австралопитеки).

Человек разумный относится к подтипу позвоночных животных, и это накладывает существенный отпечаток на строение его тела, которое имеет общие черты с другими позвоночными. Перечислим основные из них:

1. Наличие внутреннего скелета, основу которого составляет осевой скелет, состоящий из метамерных позвонков.

2. Разделение черепа на два отдела: мозговой, являющийся вместилищем головного мозга, и лицевой, служащий скелетом для органов чувств и начальных отделов пищеварительного и дыхательного путей.

3. Гомологичные пары пятипалых конечностей, скелет которых прикрепляется посредством поясов к осевому скелету.

4. Центральная нервная система состоит из спинного и головного мозга. Последний представлен пятью отделами, содержащими полости - желудочки.

5. Периферическая нервная система состоит из 12 пар черепных нервов (I, II и VIII являются нервами органов чувств, III, IV, VI и XII - двигательными, а V, VII, IX, X, XI - смешанными), а также смешанных спинномозговых нервов. Последние отходят сегментарно от спинного мозга двумя корешками.

6. Дифференцированные органы чувств.

7. Выстланная серозной оболочкой полость тела, разделенная на 3 отдела: перикард, плевру и брюшину.

8. Наружные (кожные) покровы состоят из эпидермиса и дермы.

9. Органы пищеварения начинаются расположенной на головном конце тела полостью рта, снабженной зубами, которая переходит в глотку, затем идут пищевод, расширенный желудок и кишечник, снабженный двумя крупными железами: печенью и поджелудочной.

10. Органы дыхания состоят из воздухоносных путей и легких, в которых происходит газообмен.

11. Замкнутая кровеносная система состоит из артерий, микроциркулярного русла и вен. Наличие центрального органа кровообращения - сердца, разделенного (как у всех наземных позвоночных) на артериальную и венозную половины.

12. Органы выделения, представленные почками и мочевыводящими путями (мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал).

13. Парные половые железы, в которых образуются гаметы (половые клетки) и синтезируются половые гормоны.

14. Железы внутренней секреции.

Таблица 43

Основные этапы эволюции живых организмов

(по Захарову и соавт., с изменениями и дополнениями)

*Эра* *(продолжительность, млн. лет)*	*Период (продолжительность, млн. лет)*	*Начало (млн. лет назад)*	*Климат и среда*	*Развитие органического мира*
*Эра* *(продолжительность, млн. лет)*	*Период (продолжительность, млн. лет)*	*Начало (млн. лет назад)*	*Климат и среда*	*Животные*	*Растения*
1	2	3	4	5	6
Архейская, 900		3500	Активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислородсодержащей атмосферы	Появление жизни на Земле. Сохранившиеся следы жизни незначительны. Обнаружены остатки бактерий, анаэробных автотрофных предшественников сине-зеленых водорослей, настоящих водорослей. Первые строматолиты. Отдельные находки прокариотических организмов в породах. Появление примитивных эукариот (простейшие)
Протерозойская (ранней жизни), 2000		2600 ±100	Поверхность Земли представляла собой голую пустыню. Климат холодный; частые оледенения, особенно обширные в середине протерозоя. В конце эры содержание свободного кислорода в атмосфере до 1%. Активное образование осадочных пород	Широкое распространение простейших. Возникли все типы беспозвоночных животных. Широко распространены простейшие, губки, кишечнополостные, различные черви; предки трилобитов и иглокожих. Предположительно - первые представители хордовых - бесчерепные	Распространены преимущественно зеленые водоросли. Появление красных водорослей
Палеозойская (древней жизни), 340 ±10	Кембрийский (Кембрий), 80 ± 20	570 ± 20	Раннекембрийское оледенение сменяется вначале умеренно влажным, а затем сухим теплым климатом. Активное наступление моря, сменившееся его отступлением в конце периода	Расцвет морских беспозвоночных, из которых 60% находок - трилобиты. Появление организмов с минерализованным скелетом	Дивергентная эволюция водорослей; возникновение многоклеточных форм
	Ордовикский (Ордовик), 55 ±10	490 ± 100	Равномерно умеренный влажный климат с постепенным повышением средней температуры. В начале периода большая часть суши занята морем, затем в связи с интенсивным горообразованием освобождение от воды значительных территорий	Появление первых позвоночных - бесчелюстных. Остатки первых коралловых полипов. Господство трилобитов, иглокожих; возникновение новых классов и вымирание некоторых групп беспозвоночных	Исключительное разнообразие водорослей, процветание всех отделов
	Силурийский (Силур), 35 ±10	435 ± 10	Вначале сухой климат, затем влажный с постепенным потеплением. Интенсивное горообразование (Скандинавские горы, Саяны), возникновение первых коралловых рифов	Пышное развитие коралллов и трилобитов. Появление древнейших челюстноротых рыб (большеротые) и первых дышащих атмосферным воздухом наземных животных - скорпионов. Вымирание некоторых групп кораллов	В конце периода - выход растений на сушу - появление псилофитов. Первые споровые сосудистые растения
	Девонский (Девон), 5 ±10	400 ± 10	Климат характеризуется сменой сухих и дождевых сезонов. Оледенение на территории современных Южной Америки и Южной Африки. Полное освобождение от моря Сибири и Восточной Европы	Появление рыб всех известных систематических групп. Адаптивная радиация рыб. Появление аммонитов. Вымирание значительного количества беспозвоночных и большинства бесчелюстных. Освоение животными суши: пауки, клещи и другие членистоногие. В конце периода - первые наземные позвоночные - стегоцефалы	Развитие, а затем вымирание псилофитов. Возникновение основных групп споровых растений: мохообразных и папоротникообразных (папоротниковидных, плауновидных, хвощевидных), а также примитивных голосеменных (семенные папоротники). Возникновение грибов
	Каменноугольный (Карбон), 65 ±10	345 ± 10	Всемирное распространение лесных болот. Равномерно теплый влажный климат сменяется в конце периода холодным и сухим. Период завершается обширным оледенением	Широкое распространение фораминифер, кораллов, моллюсков, акул, двоякодышащих рыб. Расцвет и адаптивная	На суше «каменноугольные леса» с преобладанием споровых растений, появление первых хвойных. В болотах и прибрежных районах мелких морей накопление большого количества растительных остатков
				радиация земноводных. Появление первых рептилий - котилозавров, летающих насекомых, легочных моллюсков. Сокращение численности трилобитов и стегоцефалов
	Пермский (Пермь), 50 ±10	280 ± 10	Резкая зональность климата. Завершение горообразовательных процессов карбона. Отступление морей и формирование полузамкнутых водоемов. Рифообразование	В морях доминируют беспозвоночные и акулы. Быстрое развитие и адаптивная радиация рептилий, возникновение зверозубых и травоядных пресмыкающихся. Появление жуков. Вымирание трилобитов, стегоцефалов и сокращение числа отрядов других беспозвоночных и ряда позвоночных	Исчезновение «каменноугольных лесов» за счет вымирания древовидных папоротникообразных. Появление хвойных и распространение их в Северном полушарии
Мезозойская (средней жизни), 165	Триасовый (Триас), 40 ±5	230 ± 10	Ослабление климатической зональности, сглаживание температурных различий. Начало движения материков	Начало расцвета рептилий - начинается «век динозавров»; адаптивная радиация рептилий, появляются черепахи, крокодилы и др. Возникновение первых млекопитающих (яйцекладущие и сумчатые), настоящих костистых рыб	Распространены папоротниковидные, хвощевидные и плауновидные. Вымирают семенные папоротники. Обилие саговниковых и хвойных
	Юрский (Юра), 60	190 -195±5	Климат, вначале влажный, сменяется к концу периода засушливым в области экватора. Движение континентов, формирование Атлантического океана	В океане появление новых групп моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. В море доминирование головоногих и костистых рыб. Вымирание древних хрящевых рыб. Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе. Обилие насекомых. В конце периода появление первоптиц - археоптерикса	Широко распространены папоротники и голосеменные. Появление покрытосеменных растений. Появляется хорошо выраженная ботанико- географическая зональность
	Меловой (Мел), 136 ±5	136 ± 5	Во многих районах Земли похолодание климата. Выраженное отступление морей, сменившееся обширным уменьшением площади Мирового океана и новым поднятием суши. Интенсивные горообразовательные процессы (Альпы, Анды, Гималаи)	Появление настоящих птиц и плацентарных млекопитающих. В водоемах преобладание костистых рыб. Расцвет насекомых. Вымирание аммонитов, крупных рептилий и примитивных мезозойских млекопитающих	Резко сокращается численность папоротникообразных и голосеменных. Доминирование покрытосеменных растений
Кайнозойская (новой жизни), 66 ±3	Палеогеновый (нижнетретичный), 41 ± 2	66 ±3	Устанавливается теплый равномерный климат. Интенсивное горообразование (Кавказ, Крым, Памир, Гималаи, Анды и др.)	В морях большое количество кораллов и моллюсков. Широко распространяются костистые рыбы, занимающие пресноводные водоемы и моря, вымирают многие формы головоногих моллюсков. На суше среди позвоночных: хвостатые и бесхвостые амфибии; крокодилы, ящерицы, змеи и черепахи. Появляются многие отряды млекопитающих, в том числе приматы. Возникает обособленный центр развития растительности и животных в Южной Америке. Широкая дивергенция птиц. Расцвет насекомых	Господство покрытосеменных растений; сохраняется значительное количество групп, возникших в меловом периоде. Состав флоры близок к современному; в конце периода появляются тайга и тундра
	Неогеновый (верхне третичный), 23	25 ±2	Движение континентов; обособляются Каспийское, Средиземное, Черное и Аральское моря
	Антропогеновый, 1,5-2,0	1,5-2	Характерны неоднократные смены климата. Крупные оледенения Северного полушария	Появление и развитие человека. Животный мир приобретает современные черты	Растительный мир приобретает современный облик, формируются ныне живущие сообщества

Таблица 44

Основные этапы эволюции человека

*Время*	*Характерные признаки*	*Стадия антропогенеза*	*Представители*	*Объем мозга*	*Место обитания*
25 млн. лет	Древесный образ жизни. Стадность. Способность манипулирования предметами	Общие предки антропоморфных обезьян и гоминид	Дриопитеки	Около 500 см3	Африка, Азия
9 млн. лет	Дальнейшее развитие стадности. Использование предметов в качестве орудий для защиты и добывания пищи	Протоантропы	Древнейшие австралопитеки	Около 500 см3	Африка, Азия
4,5-5 млн. лет	Использование различных предметов	Прегоминиды	Австралопитеки	Около 500 см3	Африка, Азия
2-2,5 млн. лет	Изготовление первых орудий (галечная культура). Переходная стадия к формированию современного типа человека	Прегоминиды	Человек умелый	Около 600 см3	Африка
1 -2 млн. лет	Поддержание огня. Простые формы коллективной деятельности, формирование речи в виде отдельных выкриков	Древнейшие люди (архантропы, или питекантропы)	Человек прямоходящий	800-1100 см3	Африка, Центральная и Западная Европа, Восточная Азия, Индонезия
40 - 500 тыс. лет	Сочетание признаков антропоидов и современного человека. Высокая культура изготовления орудий. Добывание огня. Совершенствование племенных отношений - забота о ближних, загонная охота. Речь типа лепета	Древние люди (палеоантропы)	Неандертальцы	До 1500 см3	Африка, Европа, Азия
Менее 40 тыс. лет	Формирование человека современного типа. Развитые социальные отношения. Одомашнивание растений и животных. Настоящая речь. Появление искусства	Современныелюди	Кроманьонцы	Около 1400-1500 см3	Африка, Европа, Азия, Америка, Австралия

Человек разумный относится к высшему классу позвоночных животных - млекопитающим, которые обладают рядом признаков, отличающих их от других позвоночных. Это в первую очередь наличие молочных желез, волосяного покрова, кожных желез, четырехкамерного сердца с одной левой дугой аорты и постоянной температуры тела. Наряду с описанными человек обладает рядом морфологических признаков, общих с другими млекопитающими:

1. Череп, сочленяющийся с I шейным позвонком двумя мыщелками.

2. Семь шейных позвонков, I и II позвонки отличаются от остальных.

3. Гетеродонтные зубы, сочленяющиеся с челюстями с помощью неподвижных зубоальвеолярных сочленений. Смена молочных зубов постоянными. Наличие резцов, клыков и коренных зубов.

4. Наличие трех слуховых косточек в полости среднего уха и развитого наружного уха.

5. Наличие оформленных губ, в толще которых расположены мышцы, и щек.

6. Наличие слюны, содержащей ферменты, расщепляющие крахмал.

7. Усложненная пищеварительная трубка с расширенным желудком.

8. Наличие диафрагмы, разделяющей грудную и брюшную полости.

9. Легкие, построенные из ацинусов, состоящих из альвеол.

10. Отсутствие ядер в зрелых эритроцитах.

11. Наличие новой коры (неокортекса) у головного мозга.

12. Развитие гортани с голосовыми связками.

13. Окаймленные ресницами веки.

Человек разумный принадлежит к отряду высших млекопитающих - приматов. С большинством приматов человека сближает ряд общих морфофункциональных особенностей:

1. Относительно крупный головной мозг с развитым конечным мозгом и корой полушарий большого мозга, увеличение лобной, височной и затылочной долей конечного мозга, ассоциативных зон лобных и теменных долей.

2. Пятипалая хватательная кисть с противопоставляющимся большим пальцем. Очень подвижные верхние конечности с развитыми ключицами и способностью к пронации и супинации.

3. Плоские ногти на пальцах кистей и стоп.

4. Наличие папиллярных линий и узоров на ладонях и подошвах.

5. Увеличенный мозговой отдел черепа.

6. Относительно большая продолжительность жизни.

7. Опорная стопа.

8. Слабое развитие органов обоняния, хорошее - органов слуха и зрения.

9. Высокая степень гомологии ДНК человека и приматов. Так, у человека и шимпанзе около 90% сходных генов.

10. Низкая плодовитость, компенсируемая сильно развитой заботой о потомстве.

11. Строение внутренних органов.

12. Строение мимической мускулатуры.

В то же время человек по своей морфологии существенно отличается от приматов и в том числе от человекообразных обезьян. Основные отличительные признаки:

1. Очень крупный (абсолютно и относительно) мозг, превосходящий в 3 - 4 раза мозг человекообразных обезьян, развитие и дифференцировка областей, связанных с членораздельной речью и мышлением (лобная и височная доли, нижняя теменная область).

2. Изменение пропорций конечностей - удлинение ног по сравнению с руками.

3. S-образная форма позвоночника с четко выраженными шейным и поясничным лордозами.

4. Особое развитие и расположение некоторых мышц (например, малоберцовые) и связок нижних конечностей в связи с прямохождением.

5. Форма таза.

6. Уплощенная в переднезаднем направлении грудная клетка.

7. Сводчатая стопа с массивным большим пальцем и некоторой редукцией остальных.

8. Полное противопоставление большого пальца кисти остальным.

9. Особенности строения гортани в связи с членораздельной речью (например, голосовая мышца).

10. Относительное увеличение мозгового отдела черепа и уменьшение лицевого в связи с редукцией жевательных мышц и челюстей.

11. Уменьшение волосяного покрова.

12. Сильное развитие папиллярных узоров на коже подушечек пальцев кисти.

13. Увеличение периода детства. У человека соотношение длительности детства и общей продолжительности жизни 1 : 5, у приматов 1 : 6 - 1 : 13.

Все современные люди относятся к одному виду, который широко расселен по Земле. Представители различных рас и популяций дают при смешении плодовитое потомство.