Заметки по теории эволюции биосистем

     Для вселенной характерно усложнение в процессе остывания материи – элементарные частицы, атомы, молекулы, минералы. Критический период суперусложнения материи – появление жизни на Земле. В течение 3.5 миллиардов лет формируются одноклеточные организмы и 700 миллионов лет назад появляются многоклеточные биосистемы. Темпы усложнения биосистем ускоряются, формируется биосфера и человек.
 
   Аналогичный процесс исторического развития живой материи называют эволюцией. Выделяют микроэволюцию – образование новых видов и макроэволюцию – при которой происходят изменения типов биосистем. Макроэволюция наблюдается после глобалиных катастроф – гибели 70 - 90% всех животных и растений.

   Рассмотрим некоторые особенности макроэволюции биосистем.
 Известно, что сложные системы характеризуются меньшей устойчивостью относительно простых. Усложнение высокоорганизованных биосистем повышает вероятность их разрушения. В начальный момент их появления они по - видимому выигрывают в конкуренции и подхватываются отбором.
    Позднеордовикское, или ордовикско-силурийское массовое вымирание, происходившее 450-443 млн лет назад, стало первым из большой пятерки подобных событий, выделяемых в особый список глобальных катастроф в истории Земли, когда максимальное число видов животных и растений сразу из нескольких высших таксонов исчезало за весьма непродолжительный по геологическим меркам период времени. В конце ордовика исчезло примерно 85% морских видов, большинство из которых обитало в мелководных морях возле континентов, и по своим масштабам эта катастрофа уступает лишь великому пермскому вымиранию -   самому масштабному из всех и случившемуся 253-251 млн лет назад, когда исчезло 90-95% морских видов, 57% всех семейств и 83% родов.
    Между ними было девонское вымирание, 388-359 млн лет назад, состоявшее из нескольких эпизодов.
   Позднее было триасовое, 208-200 млн лет назад.
  Самое известное массовому читателю мел-палеогеновое вымирание, 65,5 млн лет назад, когда падение астероида погубило динозавров и многих других животных.
 
 
   По мнению современных ученых в основе эволюционных процессов лежит конкуренция и естественный отбор – Ч. Дарвин. Так все и происходит при наблюдении за развитием популяций, видов и сообществ. С концепцией отбора трудно объяснить появление многоклеточных организмов, динозавров, млекопитающих и человека.
  Как правило, появление крупных таксономических групп биосистем происходит после глобальных катастроф –Ж. Кювье. В результате глобальных катастрофических изменений разрушаются экологические ниши, вымирают животные и растения, деградируют экосистемы и появляются новые таксоны. Характерно, что в восстановлении биосферы участвуют виды более сложно организованные относительно предыдущих и с более высокими темпами эволюции.
  Так появление многоклеточных организмов около 800 м.л. назад после многомиллионного оледенения планеты привело к значительному увеличению видового многообразия. Порядка 400 миллионов лет их эволюция проходила в относительно стабильной гидросфере и привела к появлению водорослей моллюсков, рыб и беспозвоночных.
   С выходом на сушу плауновых, ракоскорпионов и рыб темпы эволюции и появление новых видов ускорились в соответствии с увеличением частоты катастрофических изменений.
 Следовательно, о конкуренции и отборе, как движущих факторах эволюции можно говорить на протяжение квазистабильных периодов времени. В периоды значительных изменений среды обитания и гибели до 80 -90% всего живого происходил взрывной характер видообразования с появлением новых более сложно организованных и устойчивых таксономических групп биосистем.
   Рассмотрим последствия глобальной катастрофы порядка 65.5 м.л. назад, связанную с падением гигантского метеорита в Мексиканский залив. После гибели 95 % животных и растений суши, похолоданием в течении миллионов лет выжили млекопитающие и птицы, которые стали доминировать в биосфере. Необходимым условием для выживания новых видов при похолодании стали постоянная температура тела, меховой покров, живорождение, всеядность, выкармливание потомства молоком, жилища и воспитание потомства.
  У птиц – постоянная температура тела, теплый перьевой покров, строительство гнезд, насиживание яиц, выкармливание птенцов и их воспитание.
    Вероятно, появились молодые виды с высоким потенциалом генетической изменчивости, что позволило им образовать многочисленные виды и заселить все экологические ниши.
Новые виды образуются в популяциях с высокой генетической вариабильностью, которой хватает для широкой иррадиации в новых условиях.
 
  Необходимо отметить, что выжили после падения метеорита и беспозвоночные, амфибии и земноводные. Представителем эпохи динозавров являются крокодилы, но они не мутировали и широко не распространились. Даже в водной среде их вытеснили млекопитающие – киты, дельфины, моржи. Вероятно, древние виды использовав свой потенциал генетической изменчивости, утрачивают способность в освоение новых сред обитания.
   
Млекопитающие, аналогичным образом исчерпав потенциал генетической изменчивости перешли к эволюции поведения. На последнем ветке биологической эволюции млекопитающие - человекообразные обезьяны перешли к культурной эволюции и созданию техносферы.
  Техносферу можно рассматривать в качестве подготовительного этапа очередной глобальной биосферной катастрофы и возможного появление новой таксономической группы биосистем.

 Многоклеточные животные появились около 800 м.л.н. лет. 400 м.л.н. лет их эволюция проходила в гидросфере и 400 м.л.н. на суше.
   Известно, все животные делятся на позвоночных и беспозвоночных. Первыми на суше вероятно появились ракоскорпионы и вышли они из океанов с соленой водой. Вышедшие на сушу скорпионы дали основу многочисленным видам беспозвоночных животных с наружными скелетами в ранний девонский период - 410 м.л.н.
   Если в силуре были известны представители только мерастомат и скорпионоподобных, которые начали освоение суши, в девоне к ним добавились клещи и пауки. Древнейшими считались примитивные бескрылые насекомые возрастом 379 млн лет. Предполагалось, что крылатые насекомые появились позже — приблизительно 320 миллионов лет назад.

Катастрофы в конце девона не были одномоментными. Они складывались из нескольких событий («пульсов» вымирания), разделенных интервалами в миллионы лет. Это было чуть ли не самое крупное вымирание в истории подтипа позвоночных: в первый импульс вымирания на рубеже девона и карбона вымерло 50% отрядов и более 96% видов позвоночных. После массового вымирания на рубеже девона и карбона позвоночные измельчали.
   Причины девон-карбонского биотического кризиса. В Западной Австралии обнаружен засыпанный кратер огромного астероида, 360 млн. лет назад столкнувшегося с Землей. Эта дата примерно соответствует известной биологической катастрофе девонского периода [в его второй импульс вымирания]. В окружающем граните найдены богатые вкрапления ценных элементов вроде никеля, хрома, меди и т.п. Судя по кратеру метеорит был в диаметре 5 км.

    Макроэволюция развивается в направлении доминирования в биосфере отдельных типов и видов животных и растений. Так при большом многообразии типов и видов биосистем в ордовике после пермского катастрофического вымирания в биосфере стали доминировать динозавры. После падения астероида 65 миллионов лет, приведшего к катастрофическому вымиранию динозавров стал доминировать один вид – человек. Сохранились и представители других типов животных, динозавров – крокодилы и птицы. Не прерывается эволюция нервной системы, отмеченная В.И. Вернадским, приведшая к построению Техносферы.

 Биологическая эволюция человека закончилась, сменилась культурной эволюцией, наблюдается деградация человеческой популяции.
 
  Сохраняется основной принцип эволюции – усложнение биосистем, приводит к снижению устойчивости, обреченности на разрушение и гибель таксонов. Все предыдущие усложнения биосистем прерывались катастрофами и начинались повторно с другим набором видов. Не удавалось проследить процесс самостоятельного разрушения при усложнении биосистем.
 На каком этапе наступает самораспад?

  Усложнение организации и специализация видов и родов биосистем
развивается пропорционально снижению их устойчивости. При действии негативных действий среды наблюдается деградация и вымирание сложноорганизованных биосистем.

  Эволюция новых типов биосистем не повторяется, начинается от других выживших видов, с другим генофондом, в новых экологических нишах с нереализованными генетическими возможностями.
 Эволюция биологических таксонов вероятно развивается в период времени, характерного для каждого типа биосистем