Общая характеристика биологии в додарвиновский период

Реферат

«Общая характеристика биологии в додарвиновский период»

Органический мир на Земле отличается огромным разнообразием видов. Насчитывают до 1,5 млн. видов животных и до 500 тыс. видов растений. Вместе с тем все живые существа связаны обменом веществ и энергии с окружающей средой, способны к раздражимости, росту и размножению, состоят из одних и тех же химических элементов, при половом размножении начинают развитие из одной клетки.

Как же при таком единстве органического мира объяснить многообразие видов и приспособленность живых существ к условиям жизни? Ответ на этот вопрос дает эволюционное учение, раскрывающее происхождение и развитие органического мира. Эволюционным учением называют учение о длительном процессе исторического развития живой природы (эволюция — развитие, лат.).

Первую теорию эволюции органического мира предложил в начале XIX в. французский ученый Ж. Б. Ламарк. Дальнейшая разработка эволюционного учения в середине XIX в. принадлежала английскому ученому Чарльзу Дарвину. В связи с этим в истории биологии различают до дарвиновский и после дарвиновский период.

1. Развитие описательной ботаники и зоологии

Средние века и эпоха Возрождения. В средние века развитие науки происходило крайне медленно; опытное изучение природы преследовалось. Но сведения о растениях и животных, по анатомии человека и медицине все же накапливались.

В XII—XIII вв. возникли первые университеты, которые и стали центрами развития естественнонаучных знаний. В XV— XVI вв. появилась настоятельная потребность в естественнонаучных знаниях, в изучении природных богатств, потому что возникавшая капиталистическая промышленность нуждалась в сырье, а население растущих городов — в продуктах питания. С открытием новых стран и островов в Европу стали привозить неизвестные до того времени продовольственные, лекарственные, декоративные, пряные и другие растения, а также богатые коллекции животных. Во многих городах были созданы ботанические сады, оранжереи, музеи. В результате накопился огромный материал по описанию растений и животных. Изобретение микроскопа в начале XVII в. привело к открытию микроорганизмов, клеточного строения организмов, спермато-10 зондов и яйцеклеток. Успешно развивались и точные науки.

Метафизические представления о природе. Наиболее характерным для эпохи Возрождения, а также для XVII—-XVIII вв. было так называемое метафизическое мировоззрение.

Сущность метафизического мировоззрения заключается в представлении об абсолютной неизменности всей природы. Неизменны планеты и пути их движения. Вечно существует без изменений Земля с ее материками, реками, горами, климатом, видами растений и животных. Все явления природы считались как бы застывшими; их изучали без связей между собой, изолированно друг от друга. Для метафизического мировоззрения характерно также утверждение, что в природе существует изначальная целесообразность.

Под выражением «изначальная целесообразность» понималось соответствие организма или органа той цели, которая была якобы поставлена для него творцом с самого начала, т. е. при сотворении мира. Представления о неизменности всей природы и изначальной целесообразности поддерживались правящими кругами и церковью.

Карл Линней и его труды. В XVII—XVIII вв. ботаника и зоология продолжали развиваться в описательном направлении. Возникла настоятельная необходимость привести накопленные конкретные знания в систему. Первые попытки вылились в перечисление видов по алфавиту, что не могло дать никакой системы. Начались поиски таких признаков у растений и животных, по которым можно было бы их группировать и распределять по степени сложности строения.

В то время значение отдельных органов цветка, сущность полового процесса размножения, развитие организма не были изучены, поэтому главные признаки избирались случайно. Группировки получались искусственными: стоило выбрать вместо одного признака другой, как вся система изменялась. Для видов растений и животных не было единых, употребляемых всеми учеными названий. Наименования видов представляли собой громоздкое перечисление признаков. Например, шиповник обыкновенный называли розой лесной, обыкновенной, с цветками душистыми, розовыми. Лучшая искусственная система, завоевавшая всеобщее признание, принадлежит знаменитому шведскому ученому XVIII в. Карлу Линнею (1707—1778).

Видом Линней называл совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство.

Полностью разделяя метафизические представления о природе, Линней считал каждый вид результатом отдельного творческого акта, неизменным и постоянным, не связанным с другими видами родством. В живой природе он усматривал изначальную целесообразность, свидетельствующую о «премудрости творца». К концу жизни Линней пришел к выводу, что одни виды могут возникать из других путем скрещивания и под действием изменений окружающей среды.

Исследования Линнея в области систематики растений и животных составляют важную эпоху в развитии биологии. Приняв за единицу классификации вид, Линней объединил сходные виды в роды, сходные роды — в отряды, а отряды — в классы. При этом Линней использовал предложенный его предшественниками принцип двойных латинских названий. Например, чина луговая — Lathyrus pratensis, чина лесная — Lathyrus silvestris, собака домашняя — Canis familiaris, собака-волк — Canis lupus. Название рода является общим для всех видов, которые он объединяет: чина — Lathyrus, собака — Canis. Видовые названия могут повторяться в разных родах; принцип двойных названий экономный, так как требует особых названий только для родов и поэтому сохраняется в систематике по настоящее время.

Всю природу Линней разделил на три царства: минералов, растений и животных. Царство растений он распределил в 24 класса на основании 1—2 признаков, например по числу, длине или характеру срастания тычинок. В результате многие далекие друг от друга в систематическом отношении растения оказались в одном классе, а родственные — в разных. Например, морковь и смородина отнесены к классу пятитычинковых, поскольку у них по 5 тычинок. На самом деле эти растения принадлежат к разным семействам: морковь — к семейству зонтичных, смородина — к семейству камнеломковых. Манжетку (сем. розоцветных) и повилику (сем. повиликовых) он отнес к классу четырехтычинковых, так как у них по 4 тычинки.

Царство животных Линней разделил по строению кровеносной системы таким образом:

1. Четвероногие Первая ступень

2. Птицы Сердце с двумя желудочками

Кровь красная и горячая

3. Гады Вторая ступень

4. Рыбы Сердце с одним желудочком Кровь красная и холодная

5. Насекомые Третья ступень

6. Черви Холодная белая жидкость вместо крови Линней правильно выделил классы млекопитающих, птиц и рыб. Но он объединил в одном классе «Гады» пресмыкающихся и земноводных, тогда как они относятся к разным классам. В класс «Черви» попали почти все типы беспозвоночных. Классификация животных по одному признаку привела к ошибкам. Линней объединил в один отряд ленивца, муравьеда и слона по признаку отсутствия резцов, не зная, что бивни и есть разросшиеся верхние резцы. На самом деле слон относится к отряду хоботных, а ленивец и муравьед к отряду неполнозубых. По сходству в строении клюва курица и страус попали в один отряд, тогда как по совокупности признаков они принадлежат к разным подклассам птиц (килегрудых и бескилевых).

Линней, верно, поместил в один отряд человека и обезьяну на основании сходства в их строении, хотя даже мысли о сходстве человека с животными тогда считались преступными.

Линней понимал искусственность предложенной им системы и стремился к созданию естественной, т. е. такой, которая отражала бы действительно существующие в природе систематические группы растений и животных. При помощи естественной системы он, как и большинство, ученых той эпохи, надеялся раскрыть план природы, по которому ее создал творец. Эти ложные по своему существу представления, тем не менее, заставляли ученых искать естественную систему.

Значение трудов Линнея в том, что он предложил простую систему растений и животных, применил ясный и удобный принцип двойных названий, описал около 1200 родов и более 8000 видов растений. Он провел реформу в ботаническом языке, установив до 1000 терминов, многие из которых предложил впервые.

Линней и его последователи провели огромную работу по изучению и систематизации разрозненного фактического материала, накопленного их предшественниками. Так была заложена научная основа для дальнейшего изучения природы.

Ранние эволюционные воззрения. К концу XVIII в. во многом изменились общественно-политические взгляды, особенно во Франции. Рост революционных идей, французская революция, развитие капиталистических форм производства, научные открытия — все это подрывало старые, метафизические представления о неизменности природы и общества. В произведениях многих ученых появились высказывания о происхождении современных видов растений и животных от далеких предков. Во Франции такие идеи принадлежали Жоржу Бюффону, в Англии — Эразму Дарвину (деду Чарльза Дарвина). В начале XIX в. замечательный французский ученый Жан Батист Ламарк предложил первую эволюционную теорию.

2. Первая теория эволюции органического мира

В отличие от большинства натуралистов XVIII в., занимавшихся описанием и классификацией видов растений и животных, Ламарк (1744—1829) создал эволюционную теорию, которую изложил в труде «Философия зоологии» (1809).

Изменяемость видов. Ламарк отрицал метафизические идеи о постоянстве и неизменности видов. Он утверждал, что виды изменяются, но крайне медленно и потому незаметно. Это положение снимало самый веский аргумент, выдвигавшийся сторонниками постоянства видов в защиту их взглядов: отсутствие видимых изменений видов за последние 5—6 тыс. лет.

Занятия систематикой привели Ламарка к выводу об отсутствии резких границ между видами. Незаметными переходами виды связаны между собой. Часто бывает трудно разграничить некоторые виды дневных и ночных бабочек, мух, жуков-усачей или виды осок, молочаев, вересков и т. д. В результате живая природа представлялась Ламарку как ряды непрерывно изменяющихся особей, которые человек лишь в воображении объединяет в виды. Так, смело отвергнув идею постоянства видов, Ламарк стал ошибочно отрицать сам факт наличия их в природе; в его представлении отрицание неизменности видов слилось с отрицанием их реальности.

Однако впоследствии он пришел к правильному пониманию вида: виды действительно существуют в природе, но не вечно, а в течение определенных промежутков времени, т. е. они относительно постоянны.

Располагая организмы в системе по возрастающей сложности строения, Ламарк впервые в науке пришел к важному эволюционному выводу: органический мир развивался от простейших форм жизни к высшим по естественным законам. Он первым употребил термины «родство», «родственные связи» для обозначения единства происхождения органического мира.

Движущие силы эволюционного процесса. Признав изменяемость видов, Ламарк выдвинул вопрос: каковы же движущие силы, т. е. факторы, эволюционного процесса?

Проделанная Ламарком работа по систематике растений и животных привела его к мысли, что организмы следует располагать в системе как ступени лестницы, изображающей исторический путь развития живой природы от низкоорганизованных форм жизни к высокоорганизованным. В своей системе Ламарк разделил животный мир на позвоночных и беспозвоночных и сгруппировал их в 14 классов. Эти классы он разместил на шести ступенях: на низшей — инфузории и полипы, на высшей — птицы и млекопитающие. Каждая следующая, более высокая ступень характеризуется усложнением в строении основных систем органов — нервной и кровеносной. Ступенчатый ряд усложнения организации существует «в растительном мире.

Постепенное повышение организации живых существ в процессе эволюции Ламарк назвал градацией (восхождение — лат.). Принцип градации, выдвинутый Ламарком, правильно отображает путь исторического развития живой природы от простого к сложному, от низшего к высшему. В этом большая заслуга ученого.

Но Ламарк не смог материалистически объяснить причины градации. По его представлениям, все живые существа обладают врожденным внутренним стремлением к совершенствованию своей организации, к прогрессу как высшей цели, изначально заложенной в них. В понимании Ламарка историческое развитие от простого к сложному, т. е. градация, является результатом внутреннего стремления организмов к прогрессу: градация — непреложный закон природы, установленный творцом.

Таким образом, движущая сила эволюционного процесса, по мнению Ламарка, — внутреннее стремление организмов к прогрессу. Другая движущая сила эволюционного процесса — влияние внешней среды на организмы, благодаря которому в природе наблюдается множество отклонений, нарушающих правильность градации. Так образуются различные виды в пределах одной ступени организации, приспособленные к конкретным условиям жизни в окружающей внешней среде.

Внешняя среда (тепло, свет, влага и пр.) оказывает прямое воздействие на растения и низших животных. Ламарк привел такие примеры. Если весна была очень сухой, то луговые травы плохо растут; весна с чередованием теплых и дождливых дней вызывает буйный рост тех же трав. Попадая из естественных условий в сады, растения сильно изменяются: одни теряют шипы и колючки, у других изменяется форма стебля.

Примеры Ламарка можно дополнить. Растение стрелолист имеет три вида листьев: подводные длинные и тонкие без черешка; плавающие на поверхности воды пластинчато-овальные; надводные с черешком, напоминающие наконечник стрелы. На рисунке изображено растение круглолистный колокольчик: один экземпляр произрастал на лугу, другой — в тенистом лесу. Сравните их и отметьте различие.

Приспособления у высших животных возникают, по мнению Ламарка, косвенным путем, с участием нервной системы. Изменилась внешняя среда — и у животных стали появляться новые потребности. Если новые условия действуют длительно, то животные приобретают соответствующие привычки. При этом одни органы упражняются больше, другие меньше или совсем бездействуют. Орган, усиленно действующий, развивается сильнее, становится крепче, а орган, мало применяемый в течение го времени, постепенно атрофируется. Изменения, приобретенные организмом в продолжение жизни при последовательном повторении во многих поколениях, передаются по наследству.

Все организмы, полагал Ламарк, под воздействием внешней среды приобретают только полезные в данных условиях признаки. Любое изменение во внешней среде обязательно вызывает у организмов только адекватные изменения, т. е. такие, которые соответствуют изменившимся условиям и поэтому полезны для живых существ. При длительном воздействии новых условий среды адекватные им изменения организмов передаются по наследству последующим поколениям.

Способность организмов целесообразно отвечать на воздействия внешней среды Ламарк считал врожденным свойством.

Вот примеры Ламарка: плавательная перепонка между пальцами у водоплавающих птиц образовалась благодаря растягиванию кожи. Отсутствие ног у змей он объясняет привычкой вытягивать тело при ползании по земле, не употребляя конечностей; длинные передние ноги и шею у жирафы — постоянными усилиями дотянуться до листьев на деревьях.

Ламарк правильно отмечал воздействие условий внешней среды как причину изменений растений и животных. Но его объяснение многообразия видов и их приспособленности к конкретным условиям неверно: обязательное появление только полезных изменений и наследование приобретенных признаков не подтвердилось дальнейшими исследованиями ученых.

Оценка теории Ламарка. Честь создания первой целостной теории происхождения видов на основании естественных законов принадлежит Ламарку. Он противопоставил революционные идеи изменяемости и исторического развития живой природы реакционной идее постоянства и неизменности.

Ламарк правильно представлял общую картину исторического развития органического мира.

Однако для решения вопроса о движущих силах эволюционного процесса науке недоставало материалов; их не могло дать и сельское хозяйство Франции, стоявшее на низком уровне развития. И вопрос о движущих силах эволюции был решен Ламарком неправильно. Внутреннее стремление к прогрессу, якобы заложенное у организмов самой природой, неизбежно приводит к признанию каких-то высших, сверхъестественных сил, творца. Утверждение о врожденной способности организмов изменяться лишь адекватно изменениям среды и приобретать только полезные признаки связано с представлением об изначальной целесообразности. Таким образом, доказательства эволюционной теории, выдвинутые Ламарком, оказались несостоятельными и она не была принята.

Итак, наука XVIII — начала XIX в. не могла объяснить, каковы движущие силы развития органического мира. Перед нею встали вопросы: 1) как объяснить многообразие видов? 2) Как объяснить приспособленность организмов к условиям окружающей среды? 3) Почему в процессе эволюции происходит повышение организации живых существ?

3. Первые русские эволюционисты

Русские ученые XVIII в. В России уже в XVIII в. некоторые ученые и философы развивали эволюционные представления о природе.

М. В. Ломоносов (1711—1765) считал основой мира материю с ее свойствами движения и развития. Вопреки господствовавшим тогда метафизическим воззрениям он понимал живую и неживую природу как единое развивающееся целое. Для доказательства связей между явлениями природы и изменений в ней Ломоносов указывал на органическое происхождение торфа, каменного угля и нефти, на окаменелости и отпечатки ранее обитавших на Земле растений и животных.

А. Н. Радищев (1749—1802) также опровергал метафизические представления о природе, рассматривая ее всю — живую и неживую — как единое целое общего происхождения, развивающееся без вмешательства каких-либо сверхъестественных сил. Самые сложные явления, включая человеческое сознание, речь, мышление, способность к общественной жизни, он считал результатом постепенного развития природы от простого к сложному. Радищев называл человека «единоутробным сродственником всему на земле живущему», подчеркивал изменяемость организмов в зависимости от воздействий внешней среды. Радищев ссылался на факты акклиматизации растений и животных как доказательства их изменяемости.

Афанасий Каверзнев (конец XVIII — начало XIX в.) в произведении «О перерождении животных» утверждал, что виды действительно существуют в природе, но они изменчивы. Факторами изменчивости видов являются изменения окружающей среды: пищи, климата, температуры, влажности, рельефа и др. Он поставил вопрос о происхождении видов один из другого и о их родстве. Свои рассуждения Каверзнев подтверждал примерами из практики человека по выведению пород животных. Русские эволюционисты XIX в. По сравнению с XVIII в. число сторонников эволюционных воззрений в XIX в. значительно возросло. В поддержку эволюционной идеи выступили некоторые философы и писатели, особенно революционные демократы.

К. Ф. Рулье (1814—1858), зоолог, резко критиковал метафизические идеи о неизменяемости и постоянстве видов, а также господствовавшее тогда в зоологии описательное направление. За 10—15 лет до выхода в свет сочинения Дарвина «Происхождение видов» он убедительно писал об историческом развитии природы, высказывая идеи, сходные с воззрениями Ламарка. Все в живой и неживой природе находится во взаимных отношениях. Любой организм, испытывая действие окружающих условий, изменяется и в свою очередь вызывает изменение внешней среды. С изменением среды или происходит приспособление к ней организмов, или они погибают. В отличие от Ламарка Рулье отмечал факты вытеснения одних видов другими и вымирания их в результате борьбы за область питания. Таким образом, он связывал происхождение видов с борьбой за существование. Высоко оценивая эволюционное учение Ламарка, Рулье не признавал положения о внутреннем стремлении организмов к прогрессу (стр. 15).

Для доказательства эволюции Рулье главным образом использовал исследования ископаемых остатков животных, сравнительные данные о строении современных животных, их зародышевом развитии и данные сельского хозяйства.

А. И. Герцен (1812—1870) в работах «Дилетантизм в науке» и «Письма об изучении природы» писал о необходимости изучать происхождение организмов, их родственные связи и рассматривать строение животных в единстве с физиологическими особенностями. Психическую деятельность следует также изучать в развитии — от низших типов и классов до высших, включая человека. Главные задачи натуралиста — вскрыть причины единства органического мира при всем его многообразии, объяснить его происхождение.

1. Азимов А. Краткая история биологии. М., 1997.

2. Кемп П., Армс К.

Введение

в биологию. М., 2000.

3. Либберт Э. Общая биология. М., 1978 Льоцци М. История физики. М., 2001.

4. Найдыш В. М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М., 1999.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М., 1993.