ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД ОРГАНИЗМОВ

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД ОРГАНИЗМОВ:
ЭКОЛОГИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ, СИММЕТРИЯ
Причины возникновения
определенной формы
организмов?
Понятие и термин «морфология» введены в научный оборот И.В. Гете.
Буквально «морфология» значит «наука о форме».
Одним из фундаментальных принципов, которому подчиняется формообразующий процесс,
является симметрия. Симметрия порождающей среды как бы накладывается на симметрию
тела, образующегося в этой среде. Получившаяся в результате форма тела сохраняет только те
элементы своей собственной симметрии, которые совпадают с наложенными на него
элементами симметрии среды.
А. Н. Северцов (1866-1936) - выдающийся биолог, зоолог, сравнительный
анатом и эволюционист. Он основал новое, оригинальное направление в
биологии - эволюционную морфологию
О.А.Дербенева , 1999 (философия науки)
Под симметрией в биологии часто понимают повторение частей у животных или растений в определенном порядке, соотношение частей
тела в размере, форме и относительном расположении, на противоположных сторонах от линии деления или распределенных вокруг
центральной точки или оси. За исключением радиальной симметрии, внешняя форма имеет мало отношения к внутренней анатомии, так
как животные, очень различные по анатомической конструкции, могут иметь один тип симметрии.
Однако она не обязательно присуща животному в течение всей его жизни. Личинки
офиур, например, имеют зеркальную симметрию, а взрослые особи – симметрию пятого
порядка. Надо отметить, что поворотная симметрия пятого порядка особенно часто
встречается в органическом мире. У кристаллов имеются поворотные симметрии только
2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядков.
На низших ступенях организмы представляют множество видов симметрий,
причем их число много больше числа видов симметрий кристаллов. Но к вершинам
эволюционного древа число видов симметрий уменьшается, возникают
асимметризованные формы. И в онтогенезе и в филогенезе имеют место
переходы “дисимметризация « симметризация”.
Трапезов О.В. Эволюционирующие системы левосторонне-асимметричны? // Философия науки. – 1996. – № 1(2). – С.53–67.
Вейль Г. Симметрия. – М.: Наука, 1968
Урманцев Ю.А. // Физиология растений. – 1970. – Т.17. – № 5. – С.937–944
Происхождение рыб
Оболочники:
Ебучий ланцетник
Ископаемые останки примитивной рыбы Osteolepis
macrolepidotys, которая жила в середине Девонского
периода около 300 млн. лет тому назад. Оркнейские
острова (Великобритания).
Placodermi – предки современных рыб
~400 млн.лет назад
Миноги и миксины –
змееобразной и
угреобразной
формы
~440 млн.лет назад
Agnatha – бесчелюстные панцирные рыбы
Dinichtys terrellii
Рыбы господствовали в девонском периоде – это расцвет рыб
конкуренты
пища
хищники
Выживаемость, процветание вида, биопрогресс
освещенность
поведение
течение
Организм, обитающий
в толще воды
давление
размножение
Приспособление к условиям
глубина
Химический состав
Обосновывать морфологию организма глобальным
действием законов симметрии?
Разнообразные формы у рыб
Направленная эволюция?
Вторично донное по происхождению животное
Постоянное плавание — наиболее характерная особенность биологии тунцов, и они прекрасно
приспособлены к такому образу жизни. Как показал Ю. Г. Алеев, у этих скоростных пловцов (а также у
скумбрий, пеламид, меч-рыбы, марлинов) функция движителя целиком перенесена на хвостовой плавник,
а короткое обтекаемое тело практически не выполняет локомоторной работы. При остановке у этих рыб
даже затрудняется дыхание, так как вода попадает в жаберную полость лишь через постоянно открытый
рот при поступательном движении. Таким образом, специализация как неритических, так и океанических
тунцов направлена на достижение высоких скоростей плавания и активное перемещение на дальние
расстояния.
Возникновение особой морфологии тела тунцов эволюционно
определялось необходимостью к быстрому перемещению в водной среде
–
Больше догнать и сожрать, быстрее уплыть от хищников, быстрее
мигрировать в благоприятные условия
Допустимо определенное упрощение формы быстро плавающих
рыб (и других организмов) до веретенообразной, цилиндрической,
торпедообразной, через которые можно провести еще одну
плоскость симметрии
Можно, например, кальмара рассмотреть как
идеальный цилиндр, отрезав ему башку и принебрегая плавниками
Форма тела у большинства быстро плавающих организмов более или
менее торпедообразная, приближается у наиболее быстрых и неутомимых
пловцов, как, например, тунцы и макрели, к идеально обтекаемым
очертаниям.
Тунец: 73-77 км в час
Марлин: до 130 км в час (потому как питается тунцами)
(без всякой дополнительной оси симметрии тунец сосет!)
Кальмар (даже не крупный): 30-40, максимум – до 55 км в час
Ю. Сафронов «Кальмары — спринтеры моря». В ней автор пробовал вычислить, до какой скорости обязан разогнаться в
воде кальмар, чтобы залететь на палубу судна. Предположив, что кальмар с диаметром туловища 10 см вылетает из
воды под самые выгодным для подъема углом 45° и достигает высоты 10 м, автор заметки взял скорость 20 м/с, либо 72
км/ч!!!
Рыбы и многие другие организмы несколько раз в процессе эволюции меняли среду
обитания (глубину и связь с дном), а не двигались направленно ото дна к толще воды,
чтобы стать симметричными, как ебаный тунец.
Многие стали жить на дне, переместившись из планктона, и имеют планктонные личинки (иглокожие, моллюски)
Другие, наоборот – личинки на дне, взрослые – в толще воды
1.
2.
Средний диапазон глубин (зона обитания тунцов) – 50-300
Толща воды со сравнительно однородными условиям
Огромное количество разнообразных организмов без всяких признаков возникновения дополнительной оси симметрии
и понятия не имеющие о принципе П.Кюри
Тунец обладает дорсовентральной симметрией
согласно принципу Кюри.
Именно на примере этой рыбы он проявляется идеально (согласно знаменитому геологу Д.Г. Степенщикову)
А остальные животные, обитающие в тех же условиях, на тех же глубинах, подчиняющиеся
тем же законам формирования симметрии тела?
Рыба-луна и ее
разновидности
Все обитают на глубинах
около 200 м и более, способны
к вертикальным миграциям
На формирование внешнего облика
действуют более значимые факторы,
нежели принцип Кюри
Головоногие моллюски «приматы моря»
– освоили вместе с рыбами толщу океана
500 млн. лет истории
1.
Головоногие развивались одновременно с рыбами, которые охотились на них, и
наоборот. Поэтому, чтобы успешно выжить в мире рыб, надо было сравняться с
рыбами в бросковой скорости и маневренности, либо уйти в глубины океана. А
для этого необходим был полный отказ от раковины не только как от средства
пассивной защиты, но и от механизма плавучести. Отсюда головоногих
моллюсков ждал еще один ароморфоз - переход к внутренней раковине и далее
полный отказ от нее. В настоящее время головоногие моллюски - наиболее
высокоразвитые беспозвоночные, которых недаром называют приматами моря.
Это одна из бурно развивающихся групп.
2.
Головоногие моллюски произошли от малоподвижных животных - моноплакофор, живших в
придонном слое свыше полумиллиарда лет назад, в конце кембрийского периода. Моноплакофоры
считались вымершими, пока в начале 1950-х годов в глубинах Тихого океана не был открыт первый
современный представитель - неопилина.
Заебало жить на дне!
В раковине моллюсков были незамкнутые камеры с
жидкостью, близкой к морской воде
Nа+-К+ - аденозинтрифосфатаза, или Nа+-К+атфаза, регулирует обмен одновалентных
ионов через мембрану клеток
Этот фермент откачивать из внутрикамерной
жидкости ионы натрия (калия в морской воде мало),
а с ними стали выходить и ионы хлора (NaCl)
Cl-
Na-
Nа+-К+-атфаза
Внутрикамерная жидкость
N2
Пассивная диффузия газов
Кровеносная система моллюска
Пелагическое животное, обитающие в толще воды. Сочетание
билатеральной симметрии и наличие ассиметричной раковины
Аргонавт
Переход в планктон — одно из основных направлений специализации головоногих
моллюсков. Часто переход в глубины связан с переходом к планктонному образу жизни.
Планктонные формы много раз образовывались среди древних и современных
головоногих. В планктон переходили потомки бентопелэтических, бентосных, нектонных,
вероятно, и нектобентосных видов
ПРИНЦИП КЮРИ
общий принцип симметрии, описывающий влияние симметрии на все физические свойства. П. Кюри показал,
что не только кристаллы и другие вещественные объекты, но и физические явления, поля, воздействия могут
иметь симметрию, которая описывается семью предельными группами симметрии. Принцип Кюри позволяет
определить симметрию кристалла после воздействия: кристалл под внешним воздействием изменяет свою
точечную симметрию так, что сохраняет лишь элементы симметрии, общие с элементами симметрии
воздействия.
«Если определенные причины вызывают соответствующее следствие, то
элементы симметрии причин должны проявляться в вызванных ими
следствиях. Если в каких-либо явлениях обнаруживается определенная
дисимметрия, т. е. нарушение симметрии, то эта же дисимметрия должна
проявляться в причинах, их породивших»
на геометрическую фигуру, имеющую симметрию кристалла, накладывается в заданной ориентации фигура
с симметрией взаимодействия, получившаяся в результате такой суперпозиции новая фигура сохранит
лишь общие элементы симметрии первоначальных фигур.
приповерхностная
тунец
донная
Приповерхностные:
Толща воды:
Донные
И глубоководные:
Какие факторы определяют внешний вид пелагических и нектонных организмов?
По мнению ученых, быстрому плаванию очень
помогает внешнее строение этих рыб - их острый
"нос" служит для турбулизации набегающего потока и
сильно уменьшает лобовое сопротивление при
движении в плотной водной среде.
Поскольку вода в 800 раз плотнее воздуха, у движущегося в воде организма всякий выступ, всякая
неровность на теле создают сопротивление еще более ощутимое, чем у птицы в воздухе. Поэтому у
быстро плавающих организмов – рыб: тунца, скумбрии, марлина и других – тела удивительно
обтекаемой формы, спереди заостренные, быстро утолщающиеся до максимального диаметра и затем
изящно сужающиеся к двухпластному симметрическому хвостовому плавнику. Обращает на себя
внимание то, что как показал наш анализ, у тунцов профиль приближается к ламинаризованному даже
при малом относительном удлинении тела (без хвостового плавника – около 3,6, т.е. со значительной
толщиной 28%) (ил. 3). Есть основания полагать, что два ряда дополнительных малых плавников за
миделевым сечением тунца образуют гидродинамическую решетку, предназначенную для управления
потоком в диффузорной части, где он поступает на мощный хвостовой плавник.
Для объяснения причин формирования облика (внешнего вида,
морфологии, внешнего строения) организмов следует привлекать
реально действующие экологические факторы и эволюционные
механизмы, а не глобальные физические принципы вроде силы
притяжения Земли, принципа П.Кюри или III закона Ньютона
Специализация, выработка приспособительных механизмов, освоение
новых сред обитания, изменение внешних факторов среды (включая
глобальные) – истинные движущие силы формирования морфологии
организмов
Суши из тунца