Evolutsioon (0)

Evolutsiooniteooriad
Kuna kristlik maailmavaade õpetas uksuma autoriteetide ideesi ja ei lubanud kahelda piiblis kirjapandus, siis jäi evolutsiooniline mõtlemine kauaks tahaplaanile. Prantsuse loodusteadlane GEORGES-LOUIS LECLERC DE BUFFON koostas 44-köitelise loodusloo entsüklopeedia ning seadis kahtluse alla piibli väite, et Maa on vaid 6000 aastat vana. Tema arvates arenesid liigid suhteliselt väikesest hulgas eelliikidest, kuid ta ei suutnud esitada piisavaid tõendeid.
Rootsi teadlane CARL VON LINNÉ nentis küll liikide omavahelise ristumise võimalust (ta oli seda taimede peal märganud), ent uskus, et liikide muutused on siiski ette määratud ja toimuvad piiratud ulatuses.
LAMARKISM – JEAN BAPTISTE LAMARCK
Ta arvas , et lihtsaid eluvorme tekib looduses iseenesest kogu aeg juurde ja ajapikku arenevad neist üha keerukamad eluvormid. Ta arvas, et liigid kohanevad keskkonnaga ja muutuvad, kui nende elu jooksul omandatud tunnused päranduvad järglastele. Seda hüpoteesi ongi tema järgi hakatud nimetama lamarkismiks. Näiteks kui kaelkirjak sirutab üha oma kaela, et kõrgemalt lehti kätte saada, sünnivad tal pikema kaelaga pojad. Ka Darwin uskus, et omandatud tunnuste pärandumine on üheks evolutsiooni tõukejõuks: geneetilistest pärandumistest ei teatud tol ajal veel midagi. Lamarkism kui evolutsiooniline mehhanism on küll tänaseks ümber lükatud, kuid keskkonna põhjustatud muutused geenides võivad siiski päranduda. Samuti on näidatud epigeneetilisi mehhanisme , mis mõjutavad järglaste tunnuseid. Seetõttu ei saa lamarksismi pidada lõpuni vääraks.
Liikide muutumise ideed kritiseeris tugevasti prantsuse loodusteadlane GEORGES CUVIER . Fossiilsetele leidudele tuginedes tõestas ta liikide väljasuremise ning see on ka Cuvieri teene evolutsiooniteooria arengus. Ta avastas, et mida sügavamatest kivimikihtidest leiud tulevad seda enam erinevad need tänapäeval elavatest organismidest. Esimene teadlane, kes väitis, et ürgsed organismid on välja surnud. Samas arvas ta, et liigid on muutumatud: alguses loodi lihtsalt väga palju liike, millest osa aja jooksul katastroofiliste sündmuste tõttu välja suri.
Inglise geoloogid JAMES HUTTON ja CHARLES LYELL pakkusid välja idee, et Maa on palju vanem kui piiblis kirjas ning Maad kujundavad jõud tegutsevad väga aeglaselt ja kogu aeg. Nende meelest polnud liikide väljasuremiseks vaja katastroofe, Maal toimuvad protsessid võivad seda põhjustada sama efektiivselt.
DARVINI EVOLUTSIOONITEOORIA
Darwini evolutsiooniteooria põhineb viiel põhilisel tähelepanekul ja nendest tehtud järeldustel:
Liikidel on suur viljakus. Neil on järglasi rohkem, kui neid täiskasvanuks saab.
Populatsioonide arvukus jääb enam-vähem samaks.
Toiduressursid on piiratud, kuid on enamasti suhteliselt konstantse suurusega. Nendest kolmest tähelepanekust võib järeldada, et sellises keskkonnas tekib isendite vahel olelusvõitlus.
Suguliselt paljunevatel liikidel on iga isend teisest erinev.
Suur osa sellest varieerumisest on pärilik. Sellest võib järeldada: maailmas, kus populatsioonid on stabiilsed ja iga isend peab olemasolu eest võitlema, jäävad tõenäolisemalt ellu need, kellel on "paremad" tunnused ja need soovitavad tunnused kanduvad edasi nende järglastele. Aja jooksul muutuvad need populatsioonis valdavaks. See on looduslik valik. Edasi võib järeldada, et loomulik valik kutsub populatsioonides pikapeale esile muutusi, nii et lõpuks tekivad uued liigid.
NEODARWINISM - moderne süntees
neodarvinism põhiolemuseks on seisukoht, et:
populatsioonid sisaldavad geneetilisi variante, mis tekivad juhuslikult mutatsioonide ja rekombineerumise tulemusel;
populatsioonid arenevad tänu geenisageduste muutustele, mida põhjustab geneetiline triiv ja eelkõige looduslik valik;
eristumine viib liigitekkele (lisandub reproduktiivne isolat- sioon );
nende kõikide koosmõju pika aja jooksul toob kaasa kummulatiivse effekti , mis muudab ka kõrgemate taksonite (seltsid, klassid , hõimkonnad) olemust.
Evolutsiooni tõendid
FOSSIILIDEL PÕHINEVAD TÕENDID
Paleontoloogilised uurimused näitavad, et maakoore erineva vanusega kihid sisaldavad erisuguste organismide kivistisi . Mida vanemad kivimid, seda lihtsama ehitusega organismide jäänuseid võib sealt leida. See annab tunnistust elu järkjärgulisest arenemisest järjest keerukama ja täiuslikuma ehitusega organismide suunas.
Väljasurnud organismide kõrval võimaldavad evolutsiooni kulgu selgitada ka praegu Maal elavad organismid.Selleks võrreldakse erisuguste organismide siseehitust, välisehitust, lootelist arengut ning elutegevust. Samuti võrreldakse olemasolevaid organisme väljasurnutega.
VÕRDLEV ANATOOMIA
Erinevate organismide anatoomilise ehituse võrdlus näitab, et neil võivad olla põhijoonelt sarnased elundid või elundkonnad . Sarnasest ehitusest võib järeldada ühist põlvnemist, s.t. ühiste eellaste olemasolu. Sarnase põhiplaaniga ja ühise päritoluga elundid on homoloogilised elundid. Mõnel juhul kujuneb väline sarnasus ka erineva päritoluga elunditel, need on analoogilised elundid.
Homoloogilised elundid – nendel on sarnane ehitus, kuid funktsioon võib olla erinev (nt selg-roogsetel jalg, loib, tiib ).
Analoogilised elundid – nendel on ühesugune funktsioon (nt nägemine), aga erinev ehitus.
MANDUNUD ELUNDID
Rudimendid on elundid, mis ei arene täielikult välja ning on kaotanud oma algse funktsiooni. Mandunud elundid ehk vestiigiumid on olulised evolutsiooni tõendid. Inimesel on tarkusehambad, kõrva-lihased, ussripik ehk pimesool , osaline karvkate , õndraluu lülid, kolmas silmalaug. Nii madudel kui ka vaaladel on märke jalgade taandarengust.
BIOGEOGRAAFILISED TÕENDID
Biogeograafia ja ökoloogia andmed näitavad, et organismide levik on seotud kindlate piirkondadega. Mingi organismirühma liigid, mis asustavad lähedasi alasid on omavahel sarnasemad kui kaugemate alade liigid. Nii on ürg- ja alamimetajad levinud põhiliselt Austraalias.
KULTUURTAIMEDE JA LOOMADE ARETUS
Elu evolutsiooni tegureid ja üldist mehhanismi aitab selgitada ka kultuurtaimede ning koduloomade aretuse praktika. Ristamist, kunstlikku valikut ja teisi võtteid kasutades on inimene suutnud tundmatuseni muuta paljude organismide ehitust ja elutegevust. Analoogilised muutused võisid toimuda ka looduses. Hea näide siin puhul on koeratõud, mis paljudel juhtudel erinevad tundmatuseni oma looduslikust eellasest hundist .
BIOGENEETILINE REEGEL
Lootelise arengu võrdlemine aitab selgitada loomade ühist põlvnemist. E. Haeckel sõnastas biogeneetilise reegli, mille kohaselt läbivad organismid embrüogeneesi jooksul oma eellaste embrüonaalse arengu etappe . Nt kõigil selgroogsetel esineb varases embrüogeneesis algsetele keelikloomadele iseloomulik seljakeelik , mis asendub hiljem selgrooga.
MOLEKULAARBIOLOOGILINE VÕRDLUS
Biokeemia ja molekulaarbioloogia meetodid võimaldavad võrrelda organismide keemilist koostist ja mitmesuguseid eluprotsesse. Mida sarnasem on võrreldavate organismide üldine ehitus ja eluviis, seda suurem on enamasti ka nende sarnasus molekulaartasemel. Sarnaste geenide ja valkude olemasolu erisugustel organismidel on järjekordseks tõendiks nende organismide sugulusest ning ühisest eellastest. Mida suurem sarnasus, seda lähem sugulus .
Elu areng maal
ÜRGAEGKOND (4500 – 2500 miljonit aastat tagasi)
Vanimateks elu jälgedeks peetakse väga erineva vanusega leide (3,46 miljardi aasta vanuseid tsüanobaktereid Austraaliast; 3,8 ja 3,87 miljardi aasta vanuseid mikroorganismide elutegevuse jälgi Gröönimaa settekivimitest). Kindlalt tõestatud selged elu märgid on leitud Austraaliast 2,7 miljardi aasta vanustest kiltadest. Need varased hästi säilinud orgaanilised molekulid tõestavad nii eukariootide kui ka tsüanobakterite olemasolu juba sel ajal.
Tsüanobakteritele (varem tuntud kui sinivetikad ) iseloomulike süsivesinike arvukus viitab , et need organismid elasid ja eraldasid ainevahetuse käigus hapnikku tunduvalt varem, kui Maa atmosfäär muutus hapnikurikkaks (~2 miljardit aastat tagasi). Tolleaegne atmosfäär erines oluliselt praegusest, koosnedes metaanist, ammoniaagist ja teistest meile surmavatest gaasidest.
AGUAEGKOND (2500- 542 miljonit aastat tagasi)
Ürgkontinendid olid juba olemas. Kliima oli külm. Vanima päristuumse ehk eukarüoodi kivistis - Grypania spiralis - on leitud Michiganist USA-s 1,9 miljardi aasta vanustest kivimitest . Meres oli juba suhteliselt rikkalik elustik, mis koosnes pehmekehalistest hulkraksetest organismidest. Vanimad leiud – käsnade spiikulad ehk nõelakesed - pärinevad 570 miljoni aasta vanustest kivimitest Hiinast. Enam kui neljakümnest leiukohast on leitud nooremate - 560 miljoni aasta vanuseid - Vendi pehmekehaliste hulkraksete kivistisi, mida on hakatud kutsuma Ediacara faunaks (pildil). Eelkambriumis laialdaselt tuntud elu jälgedeks on loetud ka stromatoliite, milliseid leidub soojades meredes ka tänapäeval. Stromatoliitseid struktuure on leitud kuni 3.5 miljardi aasta vanustest kivimitest, kuid paljud teadlased ei nõustu neid tunnistama elu jälgedeks.
VANAAEGKOND (542...251 miljonit aastat tagasi)
Ilmusid esimesed kõva kestaga organismid ( trilobiidid ).Mandritel muutusid valdavaks suured suhteliselt arenenud roomajad ja suhteliselt tänapäevased taimed. Lõpuks arvatakse suurt liikide väljasuremist Permi ja Triiase ajastu piiril . Paleosoikum e vanaaegkond hõlmab kuus geoloogilist ajastut (vanim ajastu on alumine). Need on:
Perm
Karbon (kivisöeajastu)
Devon
Silur
Ordoviitsium
Kambrium
KAMBRIUM (542...488 miljonit aastat tagasi)
kambriumi ajastu alguses ilmusid toesega (skeletiga) varustatud hulkraksed loomad. Kambriumi elustiku iseloomulikuks jooneks on merelisus. Ajastu kestel ilmusid trilobiidid, käsijalgsed, käsnad, molluskid, okasnahksed ja paljud problemaatilise kuuluvusega organismid.
ORDOVIITSIUM (488...443 miljonit aastat tagasi)
Ordoviitsiumi käigus kujunes välja vanaaegkonna fauna, mille häving saabus Permi lõpu väljasuremisega, mis on läbi aegade suurim väljasuremissündmus Maal. Ordoviitsiumis olid mandrid väga madalad ja kaetud madalmeredega. Soe kliima soodustas karbonaatsete setete teket. Ordoviitsiumi lõpus kattus Gondwana lõunaosa jääga ning põhjustas Hilis -Ordoviitsiumis ühe kõige külmema perioodi Maa ajaloos. Esmakordselt ilmusid korallid (pildil) ja sammalloomad, peajalgsed (pildil), merisiilikud , korallid ning rida okasnahksete gruppe. Arvukamaks muutusid trilobiitide, konodontide, sammalloomade, tigude, ostrakoodide kivistised. Taimedest olid esindatud vaid vetikad .
Pikaia – esimene keelikloom.
SILUR (440 - 417 miljonit aastat tagasi)
Kliima stabiliseerus. Lõunapoolusel sulasid Gondwana mandriliustikud põhjustades olulise meretaseme tõusu. Ekvatoriaalses piirkonnas oli kliima päikseline ja soe, seal moodustusid ulatuslikud rifid. Siluri taimestiku moodustasid peamiselt merevetikad, taimede üleminek maismaale oli väga vaevaline. Esimesed algelised soontaimed (pildil) on leitud Hilis-Silurist.
DEVON (416...359 miljonit aastat tagasi)
Elu areng toimus mitte ainult meredes, vaid ka maismaal. Meres vähenes trilobiitide, okasnahksete ja mitmete peajalgsete hulk. See oli kalade ajastu, sest just nimelt kalad kujutasid endast tol ajal elusa looduse tippu. Kujunesid välja vihtuimsed kalad (pildil), kellel olid tugevate lihastega varustatud uimed , mille abil sai ka kõndida mööda veekogu põhja. Vihtuimseid peetakse kahepaiksete ( konnad jt.) eellasteks . Vihtuimsetest on alguse saanud kõik neljajalgsed loomad. Maismaa laialdastel aladel levisid devoni ajastul kõrbed, mistõttu maa jäi väga ebaühtlaselt asustatuks. Kliima oli palav ja kuiv. Veekogude lähedastes orgudes kasvasid esimesed kidurad sõnajalgtaimed (osjad e kidad, kollad e pärisraikad ja sõnajalad e keerdlehikud (pildil))
KARBON (359...299 miljonit aastat tagasi)
Mõnikord nimetatakse Karbonit kivisöeajastuks. Kogu ajastu ei olnud ühtlaselt soe, ajastu lõpus tekkis tugev jahenemine, millega kogu lõunapoolkeral kaasnes mandri ulatuslik jäätumine. Lisaks rikkalikele pruun- ja kivisöelademetele on karboni kihtides ka rohkesti raua- ja vasemaake. Loomastikule oli iseloomulik maismaaselgroogsete kiire areng ja rohkus . Eriti arvukalt oli algelisi kahepaiksed , ilmusid roomajad; meredes oli kõhrkalade (hailaadsete) kõrgaeg (pildil). Niisketes põlismetsades elasid ämblikud, tarakanid ja rohutirtsud, roomasid teod ja jooksid ringi mitmekümne sentimeetri pikkused hulkjalgsed. Soode kohal hõljusid kiilid , kelle tiibade ulatus küündis kolmveerandi meetrini. Kujunes uus loomarühm – roomajad , kes peagi muutusid valitsevaks nii õhus, maal kui ka vees.
PERM (299...251 miljonit aastat tagasi)
Ajastu oli kuiv ning valdavalt karm ja külm. Paks jääkate kattis hilispermis India, Lõuna-Ameerika ja Austraalia ning suure osa Brasiiliast , Euroopast ja Põhja- Ameerikast . Elutingimused muutusid erakordselt raskeks. Paljud taimed ja loomad hukkusid. Maismaaloomade hulgas domineerisid roomajad. Meredes arenesid kiiresti luukalad . Toimus massiline väljasuremine. (Pildil Permi ajastu elustik)
KESKAEGKOND (251 – 65,5 miljonit aastat tagasi)
Keskaegkond e mesosoikum hõlmab kolm geoloogilist ajastut (vanim ajastu on alumine). Need on: Triias
Juura
Kriit
TRIIAS (250 - 205,1 miljonit aastat tagasi)
Meres olid saurused (nt ihtüosaurus) ja placodondid. Maismaal olid saurused. Taimedest kasvasid erinevad okaspuud – küpressid, sekvoiad, araukaariad.
JUURA (205,1 - 142 miljonit aastat tagasi)
Juura ajastu keskel veetase tõusis ning mereveed tungisid kiiresti maale, jättes endast maha ulatuslikke merelisi setteid. Vee-elustikus oli ammoniitide kõrgaeg, rohkesti oli ka karpe, tigusid, merisiilikuid, koralle. Ilmusid esimesed linnud (Arheopteryx)(pildil), merikrokodillid ja - kilpkonnad . Juura maismaa taimeriigis domineerisid paljasseemne-taimed (hõlmikpuud, palmlehikud) ja sõnajalgtaimed.
KRIIT (142 - 65,5 miljonit aastat tagasi)
Kriidiajastul vähenes atmosfääris süsihappegaasi hulk ja õhk muutus läbipaistvamaks. Seetõttu võisid varem ainult mägedes kasvanud õistaimed hakata kasvama ka tasandikel. Valgusküllus hoogustas eriti õistaimede fotosünteesi, mistõttu õistaimi tuli rohkesti juurde. Eriti ohtrasti elas meres mikroskoopilisi juurjalgseid. Neid oli nii palju, et tekkisid paksud settelademed, mida kutsutakse kriidiks. Neist on ajastu ka nime saanud. Kriidi lõpus hääbus hulgaliselt loomaliike: kadusid suured roomajad, ürglinnud. Mereelustikus olid selgrootute hulgas ülekaalus peajalgsed , merisiilikud ja karbid, kalade hulgas said valdavaks pärisluukalad (pildil). Selle ajastu fossiilid demonstreerivad segu arhailisest ja tänapäevastest tunnusjoontest. Nad sisaldavad tähtsaid väljasurnud liike nagu näiteks dinosaurused ja ammoniidid ning tänapäevaseid liike nagu näiteks õistaimed ja kalad. Maismaal jätkus suurte roomajate kõrgaeg (nt Tyrannosaurus, Iguanodon, Ceratopsis). Taimestikus valdasid Kriidi keskpaigani palmlehikud, hõlmikpuud, okaspuud ja sõnajalgtaimed. Ajastu teisel poolel kujunesid välja katteseemnetaimed , mida eriti palju oli rohurindes. Alles keskaegkonna lõpust võime kõneleda lopsakast rohust. Nüüd oli rohusööjate toidulaud tunduvalt avaram.
UUSAEGKOND (Algas 65,5 miljonit aastat tagasi)
Uusaegkond hõlmab kolme geoloogilist ajastut (vanim ajastu on alumine). Need on:
Paleogeen
Neogeen
Kvaternaar
PALEOGEEN (65,5 - 23,8 miljonit aastat tagasi)
Paleogeeni ajastul jätkus Pangea hiidmandri lagunemine ja 50 - 55 miljonit aastat tagasi põrkus India laam kokku Aasiaga, mille tulemusena hakkas kerkima Himaalaja keskahelik. Austraalia, mis oli siiani olnud ühendatud Antarktikaga, hakkas liikuma põhja. Umbes 20 miljonit aastat tagasi eemaldus Araabia poolsaar Aafrikast ning avanes Punane meri. Paleogeenis jätkus imetajate kiire areng - ilmusid kiskjalised , kabjalised, vaalalised , loivalised, esimesed londilised, närilised ja ahvilised.Austraalias arenesid kukkurloomad . Selgrootute hulgas olid arvukaimad karbid, teod, korallid, käsnad, merisiilikud.
NEOGEEN (23,8 - 1,81 miljonit aastat tagasi)
Neogeenis jätkusid juba Paleogeenis alanud kontinentide kokkupõrked, mille tulemusena moodustusid sellised kõrged mäeahelikud nagu Alpid , Himaalaja, Kaljumäed, Kaukasus jt. Neogeeni kliima hakkas külmenema, muutudes sesoonsemaks. Ajastu lõpus hakkasid tekkima uued mandriliustikud, mis valitsesid kogu järgneva Pleistotseeni. Neogeeni kliima, taimestik ja loomastik sarnanesid üldjoontes tänapäevastega. Paljud praegu laialt levinud taime- ja loomaliigid nagu näiteks maod, laululinnud , konnad, rotid , hiired ning taimedest rohttaimed hakkasid kiiresti levima just Neogeenis. Ilmusid esimesed inimese eellased.
KVATERNAAR (algas 1,81 miljonit aastat tagasi)
Ajastule on iseloomulik jääaeg, mis oli eriti ulatuslik põhjapoolkeral. Kvaternaari kliima on perioodiliselt muutunud, jääajad on vaheldunud jäävaheaegadega. Perioodilised kliimamuutused on suuresti mõjutanud maailmamere taset, kõikumine on ulatunud kuni 200 meetrini. Pleistotseeni organismid ei erinenud oluliselt nüüdisaegsest, aga selgroogsete faunas oli Pleistotseeni alguses veel rohkesti Neogeeni loomi (näiteks mõõkhambuline tiiger , hipparion), kes elasid koos Kvaternaarile eriomaste liikidega. Paljud karmi kliimaga kohastunud liigid (näiteks mammut, karvane ninasarvik) on tänapäevaks välja surnud.