Аналогичные органы
Сходство для аналогичных органов - результат эволюционного приспособления разных организмов к одинаковым условиям среды. Так как строение, развитие и происхождение аналогичных органов различны, их сопоставление не позволяет судить о родстве между организмами. (ср. Гомологичные органы)
Аналогия (в биологии) - внешнее сходство организмов разных систематических групп, а также органов или их частей, происходящих из различных исходных зачатков и имеющих неодинаковое строение. Аналогия обусловлена общностью образа жизни или функции (приспособлением к сходным условиям существования) .
Понятие аналогии разбивается на подчиненные категории:
- Простая (конвергирующая) аналогия - такое подобие, когда у двух неродственных групп организмов возникают органы, сходные по облику и функциям, но не обнаруживающие сходства узкоспециальных черт. Например, кожные жабры, расположенные на различных органах неродственных групп водных животных, имеют общую тенденцию к увеличению площади поверхности за счет усиленного роста и ветвления.
- Конфлюэнтная аналогия или конфлюэнция . В этом случае органы совпадают по строению вплоть до мельчайших особенностей, и судить об их аналогичности можно, только изучив их происхождение. Примером конфлюэнтно-аналогичных органов является сходство (даже на гистологическом уровне) трахей насекомых и трахей наземных хелицеровых.
История
Понятие аналогии было введено Аристотелем и обозначало функциональное, и морфологическое сходство органов различных организмов . Ричард Оуэн уточнил это понятие как функциональное подобие, противоположное гомологии . Понятие гомологии в биологии было введено Ричардом Оуэном в 1840-е гг., не ставившего задачи решения филогенетических проблем . Он предложил различить аналогичные:
«…a part or organ in one animal that has the same function as another part or organ in a different animal…» [часть или орган животного, который имеет ту же самую функцию, что и другая часть или орган у иного животного] «the same organ in different animals under every variety of form and function…» [тот же самый орган в различных животных при всех вариациях формы и функции]
Примерами аналогичных структур могут служить крылья насекомых и птиц . Примерами гомологичных - крыло птицы и рука человека.
Чарльз Дарвин (1859) считал, что аналогия возникает в ходе эволюции в сходных условиях жизни в результате приспособления к окружающей среде организмов далёких систематических групп (см. Конвергенция в биологии).
Примеры
Животные
- Крылья птиц - видоизменённые передние конечности, крылья насекомых - складки хитинового покрова
- Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб - образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных - выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых - система трубочек, развившихся из наружных покровов
- Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих - китов, дельфинов и у рыб
Растения
- Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)
См. также
Примечания
Литература
- Бляхер Л. Я., Аналогия и гомология, в сб.: Идея развития в биологии, М., 1965.
- Дарвин Ч., Происхождение видов. Соч., т. 3, М., 1939, с. 608
- Шимкевич В. М., Биологическое основание зоологии, 5 изд., т. 1-2, М.- П., 1923-25
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Аналогичные органы" в других словарях:
АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ, органы различного эмбрионального происхождения, но одинаковой физиологич. функции; к А. о. относятся, например, челюсти позвоночных, происшедшие из жаберных дуг, челюсти в, р насекомых, являющиеся видоизменением конечностей;… … Большая медицинская энциклопедия
В биологии сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Большой Энциклопедический словарь
- (биол.), сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (например, крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота). * * * АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ… … Энциклопедический словарь Большая советская энциклопедия
АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. analogos соответственный), органы животных и растений разных систематич. групп, сходные по выполняемой функции, но различные по строению и происхождению (например, крыло птицы и крыло бабочки). Ср. Гомологичные органы … Ветеринарный энциклопедический словарь
- (биол.), сходны у организмов разных систематич. групп по выполняемой функции, но имеют разл. происхождение и неодинаковое внутр. строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Естествознание. Энциклопедический словарь
Морфология растений представляет много примеров аналогичных органов, т. е. таких образований, происхождение которых различно, но функции одинаковы. Так, корни аналогичны ризоидам, колючки шипам, семена спорам. Одинаковость функций обуславливает… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Аналоги_Гомологи
Аналогичные органы/Конвергенция
Гомологичные органы/Дивергенция
результат Конвергенции
Аналогичные органы
Крылья птиц - видоизменённые передние конечности, крылья насекомых - складки хитинового покрова
Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб - образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных - выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых - система трубочек, развившихся из наружных покровов.
Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих - китов, дельфинов и у рыб.
Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)
Колючка барбариса обыкновенного возникает из листьев; колючка белой акации –из прилистников; В – колючка боярышника– из побега; – колючка ежевики– из коры
Строение глаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков. У осьминога линза хрусталика приближается к сетчатке или удаляется от нее; его глаз наводится на фокус, как объектив фотоаппарата: У человека хрусталик жестко фиксирован, но может менять свою кривизну благодаря сокращению особых мышц. У человека, как и у всех позвоночных, глаза - выросты зачатка головного мозга, у осьминога они образовались из покровов тела.
Жабры рыб (образованы из костей) и жабры ракообразных (образованы из наружного покрова)
Легкие сухопутных позвоночных (выросты пищеварительной трубки) и трахеи насекомых (выросты покрова)
Роющая конечность медведки и крота
10. Жабры личинок стрекоз и жабры рыб
результат Дивергенции
Гомологичные органы
Строения скелета передней конечности представителей разных отрядов млекопитающих: финвала; гигантского броненосца; рыжей вечерницы; гориллы; крота; сивуча; лошади Пржевальского.
Слуховые косточки среднего уха: костистые рыбы; пресмыкающееся; млекопитающие.
Перистосложный лист - прилистники; усики гороха; кувшинчики непентеса; чешуйки на корневище; стеблевые чешуи хвоща; колючки барбариса, кактуса, шиповника; почечные чешуи, эти образования являются видоизменениями листовой пластинки. Постепенный переход от тычинок к лепесткам в цветке белой кувшинки.
Стебель - корневища ландыша, касатика, пырея; клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника.
Скелет передней конечности позвоночных: рука человека, конечность кита, л ошади, летучей мыши, вымершего летающего ящера, грудной плавник рыбы, вымершего водного ящера.
Зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы
С помощью сравнительной анатомии доказывают родство организмов, сравнивая строение беспозвоночных и ископаемые остатки.
Сравнительно-анатомические исследования обнаруживают черты сходства передних конечностей у некоторых позвоночных животных, хотя выполняющие функции их различны (рис. 28). Приведем в качестве примера плавники кита, передние конечности крота и крокодила, крылья птиц и летучей мыши, руки человека. В зависимости от функции некоторые кости конечностей атрофируются или срастаются. Несмотря на некоторые отличия в размерах, сходные признаки показывают их родство.
Рис. 28. Эволюция передних конечностей наземных позвоночных
Органы, соответствующие друг другу по строению и происхождению независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными.
Рассмотрим гомологичные органы животных на примере крыльев летучей мыши и передних конечностей крота.
Как вы знаете из курса зоологии, крылья летучей мыши приспособлены для полета, а передние конечности крота - для копания земли. Но, несмотря на различные функции, в строении их костей много общего. Конечности крота и летучей мыши состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья, запястья, пясти, фаланг пальцев. Отличие только в том, что кости запястья у летучей мыши слаборазвиты, у крота фаланги пальцев короткие. Несмотря на эти небольшие различия, у них сохраняется общее сходство костей.
Гомологичные органы растений. К гомологии листа относятся колючки барбариса, кактуса, шиповника и усики гороха. Так, колючки барбариса и шиповника, легко отделяющиеся от коры веток, - это видоизмененные листья, защищающие их от поедания животными. Кактусы из-за обитания в условиях засушливости имеют видоизмененные листья-колючки, которые способны экономно расходовать влагу. Усики гороха цепляются за растения, чтобы поднять на свет свои слабые стебли. Несмотря на внешние отличия - колючки, усики, растения имеют общее происхождение.
К гомологии стебля относятся корневища ландыша, касатика, пырея. Клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника - это видоизмененный стебель. Хотя в зависимости от функции они видоизменены, их общий предок - побег.
Аналогичные органы. Внешне очень сложно определить общность происхождения сходных органов. Например, крылья бабочки и птицы служат для полета. Но крылья бабочки - особое образование на спинной стороне груди, а крылья птицы - измененные передние конечности. Внешние сходства связаны с приспособлениями к среде, но родства не имеют.
Органы, выполняющие однородные функции, но не имеющие сходного плана строения и происхождения, называются аналогичными .
Например, конечности крота и медведки (рис. 29) хотя выполняют сходные функции, но их строение и происхождение различны.
Рис. 29. Аналогичные (конечности крота и медведки) органы
Сравнительная анатомия устанавливает родство отдаленных друг от друга видов. Например, зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы. В древности зубы позвоночных животных появились из чешуй, перешедших в ротовую полость. Также слуховая косточка-молоточек млекопитающих входила в состав нижней челюсти костных рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц. Особенности строения костей верхних и нижних конечностей и скелет рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих одинаковы. Это является доказательством единства происхождения всех позвоночных животных.
Промежуточная форма. Между крупными систематическими группами существуют промежуточные формы, свидетельствующие о единстве органического мира. Например, размножение низших яйцекладущих млекопитающих (ехидны и утконоса), наличие клоаки доказывают их сходство с пресмыкающимися.
Сравнительно-анатомические доказательства. Гомологичные органы. Аналогичные органы.
1. Гомологичные органы с общим происхождением и строением развиваются из сходных зачатков.
2. Аналогичные органы выполняют сходные функции, но имеют различное происхождение.
1. В каких случаях проводится сравнительная анатомия?
2. Приведите примеры гомологичных органов у животных.
1. Назовите гомологичные органы растений.
2. В чем различие между аналогичными и гомологичными органами?
1. Приведите примеры аналогичных органов.
2. Дайте определение аналогичных и гомологичных органов.
Лабораторная работа № 4
Примеры сравнительно-анатомических доказательств эволюции
Приборы и оборудование: гербарии гороха, барбариса, шиповника, верблюжьей колючки, малины, клубень картофеля, кактус, корневище ландыша (можно взять касатик), лук; рисунки таракана, кузнечика, водомер (если есть коллекции), рисунок бабочки, чучело птицы, рисунок летучей мыши; влажные препараты речного рака, рыбы, лягушки, ящерицы.
1. Знакомство с гомологичными органами растений.
2. Гомологичные органы животных.
3. Аналогичные органы растений.
4. Аналогичные органы животных.
5. В конце работы заполните таблицу.
Гомологичные органы растений имеют одинаковое происхождение, но могут различаться формой и выполняемыми функциями, например луковица и корневище. Аналогичные органы, наоборот, внешне сходны, выполняют одинаковые функции, но имеют разное происхождение, например
колючки барбариса и боярышника.
Видоизменения листьев. В ходе эволюции в связи с приспособлением к условиям обитания у многих растений наряду с настоящими листьями возникали их разнообразные видоизменения.
Наиболее распространенное видоизменение листьев - колючки. У барбариса острые колючки - это бывшие листья, в которых не развивается мезофилл. Листовое происхождение имеют и колючки кактусов. Колючки играют защитную роль, предохраняя растения от поедания животными, и снижают испарение, уменьшая площадь поверхности листьев.
У многих представителей семейства бобовых листья превратились в усики.
У насекомоядных (хищных) растений листья превратились в особые ловчие аппараты. При нехватке в почве азота и минеральных веществ насекомые являются хорошим дополнительным питанием этим удивительным растениям.
У многих растений листья видоизменяются в чешуйки. Толстые сочные чешуи луковицы запасают питательные вещества. Чешуйки, покрывающие почки, выполняют защитную функцию, а листья-чешуйки саксаула способствуют снижению транспирации.
Основные части цветка (лепестки венчика, листочки чашечки, тычинки и пестик) - это тоже видоизменённые листья.
Видоизменения побегов. В процессе эволюции в связи с выполнением побегами дополнительных функций у растений возникали их разнообразные видоизменения.
Вегетативное размножение и расселение выполняют столоны - надземные или подземные, обычно недолговечные побеги с длинными, тонкими междоузлиями и чешуевидными, бесцветными, реже зелёными листьями.
Корневище - это подземный горизонтальный (папоротник, злаки), косо растущий (земляника) и даже вертикальный (вех) побег многолетних травянистых растений, внешне напоминающий корень. В отличие от корня, корневище не имеет корневого чехлика, несёт верхушечную и пазушные почки, расчленено на узлы и междоузлия. Из почек развиваются надземные побеги и новые корневища, а в узлах образуются придаточные корни.
Подземный (реже надземный) укороченный побег, имеющий уплощённый стебель - донце, от которого отходят придаточные корни, называют луковицей. На донце располагаются чешуевидные сочные, мясистые листья. Луковичные широко распространены в степях и полупустынях (тюльпаны), но встречаются и в лесной зоне (подснежники).
Клубень - это видоизменённый побег, стебель которого, прекративший верхдпечный рост, сильно разрастается в толщину и накапливает запасные вещества (крахмал, реже масла). Подземные клубни часто развиваются на столонах и несут недоразвитые листья («бровки»), пазушные почки которых называют «глазками» (картофель). У капусты кольраби надземные клубни формируются на главном побеге и несут зелёные листья.
Корневища, луковицы и клубни запасают питательные вещества, обеспечивают вегетативное размножение и переживание неблагоприятных для роста растений сезонов.
Другими видоизменениями надземных побегов являются колючки стеблевого происхождения (боярышник, дикая яблоня, дикая груша); кладодии - уплощённые стебли, способные к фотосинтезу; ползучие стебли - усы (с длинными междоузлиями) и плети (с укороченными междоузлиями), служащие для вегетативного размножения.
Органы, имеющие сходное строение и общее происхождение, независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными . Например, у представителей позвоноч-ных животных , обитающих на суше, в воздухе и в воде, передние конечности выполняют функции хождения, копательную, летательную, плава-тельную. Однако у всех они состоят из плеча, предплечья, образо-ванного локтевой и лучевой костями, костями запястья (рис. 45). Гомологичные органы встречаются также и у растений .
Примеры
Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, шипы барбариса и кактуса. Это видоиз-менённые листья. У животных наиболее яркий пример — передние конечности позвоночных животных.
Аналогичными называют такие органы, которые выполняют одинаковые функции, но имеют различное происхождение. Колючки кактуса образовались в результате видоизменения листьев, шипы боярышника — стебля, а шипы розы и малины — вследствие изме-нения ростков эпидермиса (рис. 46). Примерами аналогичных орга-нов являются также глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных. Глаза у головоногих моллюсков развиваются путём удлинения эктодермального слоя, а у позвоночных — из бокового ростка головного мозга.
Конвергенция
В отдельных случаях эволюционный процесс совершается в результате приспособления организмов, относящихся к различным систематическим группам, к одинаковым условиям обитания в течение миллионов лет . Такой процесс называется конвергенцией (от лат. convergere — приближаться) — схожестью признаков организмов, имеющих различное происхождение, в результате естест-венного отбора и одинаковых условий.
В качестве примера конвергенции можно привести сходство строения тела, органов движения акулы (рыбы), ихтиозавра (пресмыкающиеся , жившие в мезозойской эре и затем вымершие), дельфина (млекопитающие). Сходство внешнего вида представителей подкласса сумчатых и плацентарных из класса млекопитающих — сумчатого крота и крота обыкновенного — также является результатом конвергенции (рис. 47).
Примеры
Примерами аналогичных органов у растений могут служить иглы барбариса, иглы боя-рышника, шипы белой акации (боковые листья), шипы мали-ны (ростки кожицы); у животных — крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела), крылья орла, летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед-ней конечности).
Органы, утратившие в течение эволюционного процесса своё первоначальное значение и находящиеся на стадии исчезновения, называются рудиментарными . У древних предков эти органы были нормально развиты и выполняли определённые функции. Затем, в ходе эволюционного процесса, они потеряли своё биологическое значение и сохранились в виде остаточных органов. Материал с сайта
Примеры
Рудиментарные органы встречаются как у животных, так и у растений. Так, чешуйки у корневища ландышей, пырея, папоротника и комнатного растения аспидистры являются рудиментарными листьями. Вторые и третьи пальцы конечностей лошади, крестцовая кость и кости конечности кита, маленькая пара крыльев у мухи также являются рудиментарными органами. Рудиментарные органы у растений, животных и человека являются важным доказательством эволюции .
Явления атавизма также подтверждают историческое развитие органического мира. Под атавизмом понимают повторение у отдельных особей в онтогенезе признаков, характерных для их далёких предков.
Примеры
Примером атавизма являются случаи рождения зеброобразных жеребят, наличие нечётких полос на спине пегой лошади. Это свидетельствует о том, что дикие предки домашней лошади имели полосатый шерстяной покров. Иногда у коров бывает три пары сосков на вымени . Это указывает на то, что коровы произошли от диких предков, имевших четыре пары сосков.
Картинки (фото, рисунки)
Рис. 45. Гомологичные органы (передние конечности позвоночных животных): саламандра, черепаха, крот, лошадь, летучая мышь, птица
Рис. 46. Аналогичные органы: 1- иглы барбариса; 2 - иглы боярышника; 3 - шипы белой акации (боковые листья); 4 - шипы малины (ростки кожицы); 5 - крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела); 6 - крылья орла; 7 - летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения передней конечности)
