... ότι πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής

¨  Theodosius Dobzhansky: «τίποτε στην Βιολογία δεν έχει νόημα χωρίς το φως της εξέλιξης».

¨  Εξέλιξη είναι το φαινόμενο να αλλάζουν μορφή τα έμβια όντα με το πέρασμα του χρόνου, κάποια είδη να χάνονται, άλλα να μεταβάλλονται (αναγένεση) και άλλα να διχάζονται σε δύο ή περισσότερα νέα είδη (κλαδογένεση).

¨  Μέχρι σήμερα, έχουν αναγνωριστεί πάνω από 1,5 εκατομμύρια είδη οργανισμών και είναι βέβαιο πως υπάρχουν πολλά ακόμη που δεν έχουν ακόμη αναγνωριστεί. Αυτή η μεγάλη ποικιλία στη μορφή, στο μέγεθος ή στα χαρακτηριστικά οφείλεται κυρίως στη γενετική ταυτότητα κάθε οργανισμού, αλλά και στη μεγάλη ποικιλότητα των περιβαλλοντικών παραμέτρων που υπάρχει πάνω στη γη.

¨  Όμως παρόλο την μεγάλη ποικιλομορφία οι οργανισμοί παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες και κοινές βασικές βιοχημικές διαδικασίες. Μερικές από τις ομοιότητες αυτές είναι: α) η δομή του DNA και του RNA, που είναι πανομοιότυπη από τους ιούς μέχρι τον άνθρωπο, β) οι πρωτεΐνες συνθέτονται από 20 μόνο διαφορετικά αμινοξέα και παρουσιάζουν ομολογία μεταξύ των διαφόρων οργανισμών, γ) ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων και ο ρόλος του ΑΤΡ είναι κοινός για όλους τους οργανισμούς, δ) ο μεταβολισμός των υδατανθράκων, των λιπών και των πρωτεϊνών, ο γενετικός κώδικας, ο μηχανισμός διπλασιασμού και μεταγραφής του DNA, καθώς και η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες σε όλους τους  οργανισμούς.  Η  βιοχημική  ενότητα  των  οργανισμών  αποτελεί

ένδειξη για την κοινή προέλευση της ζωής στη γη και απόδειξη για την εξέλιξη των οργανισμών.

Εργασία της σελίδας 173 του σχολικού βιβλίου

Να ονομάσετε και να καταγράψετε τα μήλα της εικόνας.

Απάντηση 

Οι ποικιλίες της μηλιάς φτάνουν σε όλο των κόσμο τις 2.000. Στην Ελλάδα η καλλιέργεια είναι πολύ διαδεδομένη με ποικιλίες θερινές, φθινοπωρινές και χειμωνιάτικες. Μια από τις κυριότερες φθινοπωρινές ποικιλίες είναι η ντελίτσιους με τις κόκκινες παραλλαγές της (στάρκιν, ριχάτεντ, κ.ά.) και η γκόλντεν ντελίτσιους, που ο καρπός της είναι στρόγγυλος, ομαλός, κίτρινος, λεπτόφλουδος, με χαρακτηριστικά καστανά στίγματα και αρωματική γεύση. Μια άλλη φθινοπωρινή ποικιλία είναι η μπέλφορτ, με καρπό αρκετά ζουμερό, με χονδρή φλούδα, στρόγγυλο, συνήθως κατά το μισό κόκκινο (πολλές φορές και ολόκληρο). Επίσης, οι ποικιλίες τζόναθαν ή «αμερικάνικη», με καρπό στρόγγυλο, μέτριο, κατακόκκινο και μπλακ μπεν Ντέιβις, με στρόγγυλους σκουροκόκκινους καρπούς και γεύση προς το ξινό. Στις φθινοπωρινές ποικιλίες ανήκουν τα φιρίκια και τα κυδωνόμηλα. Οι χειμωνιάτικες ποικιλίες Μ. Αλέξανδρος, σκιούπια, ρενέτες, κ.ά, καλλιεργούνται στην περιοχή της Φλώρινας και σε άλλα μέρη σε μικρότερη έκταση.

Στη φωτογραφία του βιβλίου μπορούμε να ξεχωρίσουμε  τα φιρίκια, τα ντελίτσιους με τις κόκκινες παραλλαγές, τα γκόλντεν ντελίτσιους, τα μπέλφορτ και τα μπλακ μπεν Ντέϊβις και τα ξινόμηλα.

... ότι πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής

¨  Η Κοσμολογία, είναι ένας κλάδος της Αστρονομίας που ασχολείται με τη γενική δομή και την προέλευση του σύμπαντος, η ηλικία του οποίου υπολογίζεται σε 10-12 δισεκατομμύρια χρόνια. Στο σύμπαν υπάρχουν 1 δισεκατομμύριο γαλαξίες και περίπου 100 δισεκατομμύρια αστέρια σε κάθε γαλαξία. Οι γαλαξίες συγκροτούνται σε 17 σμήνη γαλαξιών με μέση διάμετρο 2-3 εκατομμύρια έτη φωτός. Σε έναν από αυτούς τους γαλαξίες βρίσκεται ο δικό μας ήλιος και ο πλανήτης Γη ως ένα απειροελάχιστο μόριο του σύμπαντος, που μορφοποιήθηκε πριν από 5-6  δισεκατομμύρια χρόνια. Η αρχή της ιστορίας της γης δεν είναι καλά γνωστή. Το παλαιότερο πέτρωμα πάνω στη γη (στη Γροιλανδία) έχει ηλικία 3,9 δισεκ. χρόνια, ενώ πετρώματα από τη σελήνη έδωσαν ηλικίες περίπου 4,65 δισεκατομμύρια χρόνια. Η μορφή του πλανήτη μας στην αρχή της δημιουργίας του ήταν πολύ διαφορετική, τα πυρακτωμένα υλικά έδωσαν την θέση τους στην στρωμάτωση του πυρήνα, του μανδύα και του φλοιού, ενώ τα πτητικά υλικά που διέφυγαν από το εσωτερικό σχημάτισαν την ατμόσφαιρα και την υδρόσφαιρα. Κάτω από αυτές τις αδιευκρίνιστες αρχικές συνθήκες πριν από περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια εμφανίστηκαν οι πρώτες κυτταρικές μορφές που έμοιαζαν με τα σημερινά βακτήρια. Αυτή ήταν η αρχή της εξελικτικής πορείας που έδωσε όλα τα σημερινά είδη των οργανισμών.

¨  Οδηγός μας στην παρακολούθηση αυτής της εξελικτικής πορείας είναι τα απολιθώματα. Απολιθώματα είναι τα απομεινάρια ζωντανών οργανισμών που έζησαν στο παρελθόν. Μπορεί να είναι αποτυπώματα,

είτε μέρος του ζωντανού οργανισμού, κυρίως οστά ή άλλα σκληρά τμήματα του σώματος, που μέσω μιας φυσικής διαδικασίας διατηρήθηκαν έως σήμερα και μας μαρτυρούν  την ιστορία της ζωής στον πλανήτη μας. Τα απολιθώματα αποτελούν τα στοιχεία που μας επιτρέπουν να διακρίνουμε ομοιότητες ανάμεσα στους σημερινούς οργανισμούς και σε εκείνους του παρελθόντος και να υποθέσουμε την εξελικτική πορεία των διαφόρων ειδών και τη διαδοχή των μορφών ζωής στο γεωλογικό χρόνο. Είναι δηλαδή το «αρχείο» της Γης ή το «αρχείο» της εξέλιξης.

ΠΩΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΕ ΤΟ "ΑΡΧΕΙΟ ΤΗΣ ΓΗΣ"

¨  Η απολίθωση ως διαδικασία είναι πολύ σπάνια αφού το οργανικό μέρος των οργανισμών αποσυντίθενται με μεγάλη ευκολία από μικροβιακούς  και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Η αποσύνθεση αυτή μπορεί να αποτραπεί ή να ελαχιστοποιηθεί αν ο νεκρός οργανισμός θαφτεί ή καλυφθεί από διάφορα γεωλογικά στρώματα (ιζήματα, τέφρα, κ.λ.π.) με τρόπο ώστε να συντελεστεί σταδιακή αντικατάσταση των οργανικών μορίων από ανόργανα  υλικά. Είναι αυτονόητο ότι ελάχιστοι οργανισμοί θα βρεθούν σε τέτοιες συνθήκες και είναι πιθανό ότι ολόκληρες ομάδες ειδών να μην έχουν απολιθωθεί, επειδή δεν βρέθηκαν στις κατάλληλες συνθήκες απολίθωσης. Η εύρεση των απολιθωμάτων είναι πολύ σπάνια και αποτελεί τυχαίο γεγονός. Η μελέτη των απολιθωμάτων είναι αντικείμενο της επιστήμης της Παλαιοντολογίας. Από εξελικτική άποψη τα απολιθώματα τα διακρίνουμε σε: α) συντηρητικά, που ανήκουν σε οργανισμούς με μεγάλη οριζόντια και κατακόρυφη εξάπλωση, που έζησαν δηλαδή σε πολλές περιοχές της γης και για πολλές γεωλογικές εποχές και β) χαρακτηριστικά,  που  ανήκουν  σε  οργανισμούς  με  μεγάλη οριζόντια αλλά μικρή κατακόρυφη εξάπλωση, είχαν δηλαδή πλατιά εξάπλωση, αλλά εξαφανίστηκαν γρήγορα.

¨  Οι συνηθέστεροι τρόποι απολίθωσης είναι η απασβέστωση, η φωσφορίωση και η πυριτίωση, όταν η οργανική ουσία αντικαταθίσταται από ανθρακικό ασβέστιο, από άμορφο φωσφορικό ασβέστιο και από διοξείδιο του πυριτίου, αντίστοιχα. Η ενανθράκωση, που παρατηρείται συνήθως στα φυτά (σπάνια στα ζώα) γίνεται όταν τα φυτά θαφτούν σε ελώδεις περιοχές ή εκβολές ποταμών, όπου εξαιτίας των αναερόβιων συνθηκών σήπονται από ειδικούς αναερόβιους μικροοργανισμούς σχηματίζοντας νέες οργανικές ενώσεις, όπως λιγνίνη, φουσίνη, κ.ά. Ένα άλλο είδος απολίθωσης είναι η εκμαγείωση, που παρατηρείται όταν το αρχικό λείψανο που έχει ταφεί κάπου, διαλυθεί από διαλυτικούς παράγοντες του εδάφους και αφήσει πάνω στο πέτρωμα το αποτύπωμά του. Η περιλίθωση αναφέρεται στην περίπτωση που το φυτό ή ο σκελετός του ζώου περιβάλλονται και προστατεύονται από ένα φλοιό ανθρακικού ασβεστίου ή άμορφου διοξειδίου του πυριτίου. Η μουμιοποίηση είναι μια διαδικασία διατήρησης, όπου το σώμα του ζώου αποξηραίνεται καθολικά. Αυτό συμβαίνει σε θερμά και ξηρά κλίματα, μέσα σε σπηλιές ή κοντά σε ηφαίστεια μέσα σε ρωγμές. Κατά την ταρίχευση το σώμα του ζώου διατηρείται γιατί έχει βυθιστεί μέσα σε στεγανή ουσία, όπως το ρετσίνι των πεύκων, που μετατρέπεται σταδιακά σε κεχριμπάρι. Απολιθώματα είναι ακόμα και αυτά που προέρχονται από φυσική κατάψυξη, όπως τα μαμούθ της Σιβηρίας που εξαφανίστηκαν πριν από 100.000 χρόνια και βρέθηκαν πολύ καλά διατηρημένα μέσα σε πάγους. Οι ιστοί του σώματος, ακόμη και η τροφή στο στομάχι των ζώων βρέθηκε άφικτη δίνοντας σημαντικότατες πληροφορίες για την χλωρίδα της εποχής.

¨  Σημαντικότατο στοιχείο για την σωστή αξιολόγηση ενός απολιθώματος είναι η ακριβής χρονολόγησή του. Υπάρχουν δύο είδη χρονολόγησης η σχετική χρονολόγηση, όπου το απολίθωμα τοποθετείται σε μιά χρονολογική σειρά σε σχέση με άλλα ευρήματα από την περιοχή ή σε σχέση με το γεωλογικό στρώμα στο οποίο βρέθηκε και η χρονομετρική χρονολόγηση, όπου προσδιορίζεται η ακριβής ηλικία ενός δείγματος. Πολλές φορές είναι σκόπιμο και κρίσιμο να  γίνει  χρονολόγηση τόσο  του γεωλογικού στρώματος, όσο

και του απολιθώματος, προκειμένου να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα.

¨  Οι μέθοδοι χρονολόγησης είναι: α) η χρονολόγηση με φθόριο, όπου υπολογίζεται ο φθοριοαπατίτης που περιέχεται στα οστά από μια τοποθεσία, β) η ραδιοχρονολόγηση, όπου με βάση το χρόνο υποδιπλασιασμού ενός ραδιενεργού στοιχείου όπως του άνθρακα (C¹⁴), του ουρανίου (U²³⁸), του καλίου-αργού (K⁴⁰-Ar⁴⁰), που περιέχονται σε ένα εύρημα μπορεί να υπολογιστεί η ηλικία του, γ) η χρονολόγηση με βάση την τροχιά διάσπασης (fission track), όπου γίνεται καταμέτρηση των μικροσκοπικών σηράγγων που διανοίγονται στους κρυστάλλους ζιρκονίου από τις ραδιενεργές διασπάσεις του ουρανίου, δ) η χρονολόγηση με βάση την ρακεμοποίηση των αμινοξέων (μετατροπή τους από L- σε D- αμινοξέα), ε) χρονολόγηση με Παλαιομαγνητισμό, που βασίζεται στο γεγονός ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης αλλάζει περιοδικά (κάθε 0,5-1 εκατομμύριο χρόνια), σε κατεύθυνση και ένταση με συνέπεια οι αλλαγές να καταγράφονται στα μαγνητικά υλικά.

¨  Τα χαρακτηριστικότερα απολιθώματα που έχουν βρεθεί και μαρτυρούν την εξελικτική πορεία των οργανισμών είναι: α) οι σπόγγοι, οι γραπτόλιθοι και οι τριλοβίτες, της Κάμβριου περιόδου (600 εκατομμύρια χρόνια πριν), β) ο κεφαλασπίς και οι πλακόδερμοι ιχθύες και ο Κλαδοσέλαχος που ανήκει στους χονδριχθύες, γ) Οι κοιλάκανθοι, οι πιθανοί πρόγονοι των πρώτων αμφιβίων, δ) τα πρώτα χερσαία φυτά τα ψιλοψίδια, λυκοπόδια και πολυκόμπια της Σιλουρίου περιόδου (500 εκ. χρόνια πριν), ε) τα αμφίβια και οι αμμωνίτες της Δεβονίου περιόδου (405 εκ. χρόνια πριν), τα έντομα και τα μεγάλα πτεριδόφυτα της Λιθανθρακοφόρου περιόδου (345 εκ. χρόνια πριν), στ) τα Γυμνόσπερμα φυτά και τα Ερπετά στο τέλος του Παλαιοζωϊκού αιώνα (250 εκ. χρόνια πριν), που εξαπλώνονται κυρίως στο Μεσοζωϊκό αιώνα (230-63 εκ. χρόνια), ζ) τα κωνοφόρα, οι Δεινόσαυροι, οι αμμωνίτες, που δεσπόζουν στην Τριαδική και Ιουρασική περίοδο (230-135 εκ. χρόνια), η) η Αρχαιοπτέρυγα, ο πρόγονος των πτηνών, που εμφανίζεται στην Ιουρασική περίοδο και τα Αγγειόσπερμα φυτά και τα πρώτα θηλαστικά στην Κρητιδική περιόδο (135-63 εκ. χρόνια), θ) τα Πρωτεύοντα που εμφανίζονται στο τέλος της Κρητιδικής περιόδου και κατά την Παλαιόκαινο εποχή (65-53 εκ. χρόνια πριν), ι) ο Αυστραλοπίθηκος, στην Πλειόκαινο περίοδο (5-1,8 εκ. χρόνια πριν) και οι ανθρωπίδες 2 εκατομμύρια χρόνια πριν στην αρχή της Πλειστόκαινου περιόδου, κ) πολλά δείγματα του Homo erectus (1,8 εκ. χρόνια έως 150 χιλιάδες χρόνια πριν) και Homo sapiens (< 300-250 χιλιάδες χρόνια πριν).

¨  Ο Ελλαδικός χώρος αν και πέρασε μέσα από εντονότατες γεωλογικές ανακατατάξεις, είναι πλούσιος από ευρήματα. Τα εντυπωσιακότερα από αυτά είναι το απολιθωμένο δάσος στη Μυτιλήνη, οι Αμμωνίτες της Επιδαύρου, ο Μεσοπίθηκος ο Πεντελικός του Πικερμίου, ο Ελλαδοπίθηκος  ο  ημιόρθιος  της Εύβοιας, ο άνθρωπος  του  σπηλαίου

των Πετραλώνων (Homo erectus) και ο ανθρώπινος σκελετός Μεσολιθικής εποχής του Σπηλαίου Φράγχθη της Αργολίδας.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΕΡΓΑΣΙΕΣ (του σχολικού βιβλίου)

1) Να αντιστοιχίσετε τις λέξεις της αριστερής στήλης με τις κατάλληλες λέξεις της δεξιάς στήλης:

                              απολίθωμα                             μαμούθ

                              διατήρηση                              αρχαιοπτέρυγα

                              αποτυπώματα                        αμμωνίτης

Απάντηση

                              απολίθωμα                                          μαμούθ

                              διατήρηση                                           αρχαιοπτέρυγα

                              αποτυπώματα                                      αμμωνίτης

2) Nα προσπαθήσετε να κάνετε σωστές προτάσεις χρησιμοποιώντας τις λέξεις: απολίθωμα, αποτύπωμα, διατήρηση, αμμωνίτης, αρχαιοπτέρυγα.

Απάντηση

– Το απολίθωμα δημιουργείται με την αντικατάσταση της οργανικής ύλης από ανόργανα μόρια.

– Ονομάζουμε απολίθωμα κάθε ίχνος παλιάς ζωής που συναντάμε σήμερα στα πετρώματα.

– Απολιθώματα βρίσκουμε σχεδόν αποκλειστικά στα ιζηματογενή πετρώματα.

– Το αποτύπωμα που αφήνουν οι οργανισμοί πάνω στα διάφορα πετρώματα μπορεί να μας δώσει σημαντικότατες πληροφορίες για την χλωρίδα και την πανίδα των προγενέστερων γεωλογικών εποχών.

– Ένας τρόπος διατήρησης της μορφής των οργανισμών που έζησαν στο παρελθόν είναι η αποτύπωση.

– Ένα από τα σπουδαιότερα ευρήματα είναι το αποτύπωμα μιας αρχαιοπτέρυγας.

– Από τους κυριότερους τρόπους διατήρησης είναι ο εγκλωβισμός σε ρετσίνι, που μετατρέπεται σε ήλεκτρο, και η απότομη ψύξη και ο εγκλεισμός σε πάγο.

– Η διατήρηση ενός οργανισμού του παρελθόντος σε άριστη κατάσταση μπορεί να μας δώσει πάρα πολλές πληροφορίες για την εξελικτική πορεία του οργανισμού, αλλά και για την χλωρίδα και πανίδα της εποχής.

– Η διατήρηση των εγκλωβισμένων εντόμων σε κεχριμπάρι είναι άριστη.

– Απολιθώματα αμμωνίτη βρέθηκαν στην Επίδαυρο.

– Οι Αμμωνίτες της Επιδαύρου είναι της Τριαδικής περιόδου, 200 εκ, χρόνια πριν.

– Οι αμμωνίτες που έχουν εξαφανιστεί από το τέλος του Κρητιδικού, ανήκουν στην κλάση των κεφαλόποδων και στο φύλο των μαλακίων.

– Η αρχαιοπτέρυγα θεωρείται ο πρόγονος των πτηνών.

– Η αρχαιοπτέρυγα συγκεντρώνει χαρακτηριστικά  ερπετών και πτηνών.

– Η αρχαιοπτέρυγα έζησε κατά την Ιουρασική περίοδο του Μεσοζωϊκού αιώνα πριν από 150 εκατομμύρια χρόνια.

 3) Να ερευνήσετε σε ποιες περιοχές της Ελλάδας έχουν βρεθεί απολιθώματα και να σημειώσετε στο χάρτη της Ελλάδας τις περιοχές αυτές.

Απάντηση

Στην Ελλάδα έχουν βρεθεί σημαντικότατα απολιθώματα όπως o Mεσοπίθηκος ο Πεντελικός στα στρώματα της Μειοκαίνου στο Πικέρμι, το Hipparion (ιππάριο) του Πικερμίου της Αττικής, ο Αμμωνίτης της Επιδαύρου (200 εκ. χρόνια πριν), οι στεφανοκερατίτες στην Κέρκυρα και στη Κεφαλονιά και στην Ήπειρο, ο ιππουρίτης του Κερατοβουνίου Χαιρωνίας (Κρητιδικής περιόδου), ο άνθρωπος του σπηλαίου των Πετραλώνων (Homo erectus), το απολιθωμένο δάσος της Μυτιλήνης και της Θράκης, ο Ελλαδοπίθηκος ο ημιόρθιος στην Εύβοια, τα πλειοκαινικά εργαλεία στη θέση Περδίκκας κοντά στην Πτολεμαΐδα, τα Μειοκαινικά τεχνοσκευάσματα στην Τρίλλια της Χαλκιδικής, τα Μειοκαινικά και Πλειστοκαινικά φυτικά απολιθώματα της Δυτικής Μακεδονίας,  τα μειοκαινικά ελασματοβράγχια της περιοχής Τσοτυλίου Κοζάνης, τα παλαιοανθρωπολογικά ευρήματα της Μέσα Μάνης, ο σκελετός του ελέφαντα στο λεκανοπέδιο της Πτολεμαΐδας, τα απολιθώματα ελεφάντων στη Νάξο και την Τήλο, ο ανθρώπινος σκελετός Μεσολιθικής εποχής του Σπηλαίου Φράγχθη της Αργολίδας, τα υπολείμματα του Μεσολιθικού ανθρώπου στο σπήλαιο «Κοκκινοβούνι» της Αττικής, το κρανίο Νεολιθικής εποχής της Χοιροσπηλιάς στη Ν. Λευκάδα, το γυναικείο κρανίο Νεολιθικής εποχής στα Αγιωργίτικα Αρκαδίας, τα 300 Μινωικά κρανία στην Κρήτη και πολλά άλλα ευρήματα της εποχής του Μετάλλου, των κλασσικών και ρωμαϊκών χρόνων, που απλώνονται σε πολλά μέρη της Ελλάδας από την Θράκη έως την Κρήτη.

... ότι πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής

¨  Η εξέλιξη αντικατοπτρίζει την ικανότητα της ζωής να προσαρμόζεται σε καινούργια περιβάλλοντα. Στο πολυπαραγοντικό σύστημα που κατευθύνει την εξέλιξη και την δημιουργία νέων ειδών (ειδογένεση) περιλαμβάνονται η μετάλλαξη, η μετανάστευση, ο ανασυνδυασμός, η τυχαία γενετική εκτροπή και η φυσική επιλογή. Η ειδογενετική πορεία περνάει μέσα από τις διαδικασίες της αναγένεσης (ή φυλετικής εξέλιξη) και της κλαδογένεσης (ή διχοτομικής ειδογένεσης). Η αναγένεση συνίσταται σε αλλαγές που γίνονται σε ένα είδος με το πέρασμα του χρόνου, όπως για παράδειγμα, η εμφάνιση νέων οργάνων και η ανάπτυξη νέων τρόπων προσαρμογής στο περιβάλλον. Η κλαδογένεση συμβαίνει όταν ένα είδος διασπάται σε δύο η περισσότερα είδη, που εξελίσσονται ανεξάρτητα.

¨  Τα διάφορα είδη των οργανισμών που ζουν σήμερα μάθαμε να τα ξεχωρίζουμε από την εμφάνισή τους (φαινότυπο), με τρόπο ώστε να μπορούμε να ομαδοποιήσουμε τους πληθυσμούς και να τους εντάξουμε στο ένα ή το άλλο είδος. Το είδος όμως δεν ορίζεται μόνο με το κριτήριο της μορφολογικής ομοιότητας, αλλά κυρίως με το μιξιολογικό κριτήριο, σύμφωνα με το οποίο στο ίδιο είδος ανήκουν ένα σύνολο από πληθυσμούς ή οργανισμούς που μπορούν να διασταυρωθούν μεταξύ τους (ανταλλάξουν γονίδια) και να δώσουν γόνιμους απογόνους. Το είδος είναι βιολογική μονάδα και γενετικά μονωμένο από άλλα είδη.

¨  Για παράδειγμα στο ίδιο είδος «σκύλος» ανήκουν το μικροσκοπικό τσιουάουα και το μεγαλόσωμο σκυλί της ράτσας του Αγίου Βερνάρδου, ενώ σε διαφορετικά είδη ανήκουν το κουνέλι και ο λαγός, που τόσο πολύ μοιάζουν μεταξύ τους. Η διαφορά είναι ότι οι ράτσες των σκύλων (ποικιλίες ή υποείδη) δεν είναι γενετικά απομονωμένες, μπορούν να διασταυρώνονται και να δίνουν γόνιμους απογόνους, αν και λόγω μεγέθους τα συγκεκριμένα υποείδη σκύλων είναι αδύνατο να γονιμοποιηθούν κάτω από φυσικές συνθήκες (μηχανική απομόνωση). Επιπλέον, δεν αρκεί η ικανότητα διασταύρωσης, αλλά πρέπει και οι απόγονοι να είναι γόνιμοι. Το άλογο και το γαϊδούρι για παράδειγμα διασταυρώνονται μεταξύ τους, αλλά δίνουν το μουλάρι, που είναι στείρο. Επομένως οι δύο οργανισμοί δεν μπορούν να καταταγούν στο ίδιο είδος.

¨  Όλα τα είδη που ζουν σήμερα προέρχονται από εξελικτική διαδικασία και είναι μεταξύ τους περισσότερο ή λιγότερο απομακρυσμένα ανάλογα με τον χρόνο που έχει περάσει από την στιγμή του διαχωρισμού τους, αλλά και με το χρόνο που χρειάστηκε για να ολοκληρωθεί η σημερινή τους μορφή. Επομένως, δύο είδη που ζουν σήμερα, όπως ο λύκος και ο σκύλος ή το τσακάλι και ο σκύλος, ενδεχομένως να έχουν ένα κοινό πρόγονο στο βάθος του χρόνου, αλλά είναι λάθος να λέμε ότι οι μορφές των κατοικίδιων σκύλων προέρχονται από το τσακάλι ή το λύκο. Όπως επίσης, δεν είναι σωστή η έκφραση ότι, «ο άνθρωπος προέρχεται από τον πίθηκο». Αυτό που πρέπει να γνωρίζουμε είναι ότι πριν 30 ή 40 εκατομμύρια χρόνια δεν υπήρχε ούτε ο άνθρωπος, ούτε ο πίθηκος και κανένα άλλο από τα σημερινά είδη.  

ΜΕΤΑΛΛΑΞΕΙΣ

¨  Η έννοια της μετάλλαξης ως κληρονομήσιμη αλλαγή στο γενετικό υλικό, αλλά και οι μηχανισμοί πρόκλησης των μεταλλάξεων έχουν αναπτυχθεί στο κεφάλαιο της Γενετικής. Η διεργασία της μετάλλαξης παράγει τις πρώτες ύλες από τις οποίες συνθέτονται με τη φυσική επιλογή οι εξελικτικές αλλαγές, αλλά και οι διαφορές ανάμεσα στα είδη. Οι μεταλλάξεις είναι η πρωταρχική πηγή της εξέλιξης και η τελική πηγή της γενετικής ποικιλότητας.

¨  Οι μεταλλάξεις μπορούν να αλλάξουν διάφορα χαρακτηριστικά του οργανισμού, δομικά, φυσιολογικά, βιοχημικά και ηθολογικά, με τρόπο ώστε στο πέρασμα του χρόνου να εμφανίζονται άτομα με τόσο μεγάλες αποκλίσεις χαρακτηριστικών από την αρχική μορφή τους, που να μη δίνουν απογόνους, αν ζευγαρώσουν με άτομα της προηγούμενης μορφής. Έτσι, δημιουργείται ένα νέο είδος, με διαφορετικές ιδιότητες και συμπεριφορά, που μπορεί αν το ευνοήσουν οι περιβαλλοντικές συνθήκες να προσαρμοστεί καλύτερα και να επικρατήσει.

¨  Αυτό ακριβώς συνέβη, σύμφωνα με τον Δαρβίνο, με την καμηλοπάρδαλη, που μια σειρά τυχαίων μεταλλάξεων έδωσαν το μακρύ λαιμό και τα μακρύτερα μπροστινά πόδια, σε ένα ή περισσότερα άτομα του είδους. Τα άτομα αυτά τώρα είχαν την ικανότητα να βόσκουν τα φύλλα των δέντρων, γεγονός που τους έδωσε το πλεονέκτημα να επιβιώνουν σε περιόδους ξηρασίας, που το χορτάρι στο έδαφος ήταν πολύ φτωχό. Τα άτομα που δεν είχαν το πλεονέκτημα αυτό δεν μπόρεσαν να επιβιώσουν στις δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες της Σαβάνας. Έτσι, διαμορφώθηκε το σημερινό είδος της καμηλοπάρδαλης, μέσω της εξελικτικής πορείας που ονομάζεται αναγέννηση.

¨  Σήμερα, σχετικά με την εξέλιξη του λαιμού την καμηλοπάρδαλης υπάρχουν και ορισμένες απόψεις που υποστηρίζουν ότι αυτό έγινε στα πλαίσια της διεκδίκησης συντρόφου. Οι αρσενικές καμηλοπαρδάλεις επιδίδονται σε έναν αγώνα επικράτησης για χάρη των θηλυκών κουνώντας δεξιά-αριστερά τον λαιμό τους, που φτάνει σε μήκος τα 2 μέτρα και ξεπερνά σε βάρος τα 90 κιλά. Στις συμπλοκές επικρατούν τα αρσενικά με τον πιο μακρύ και πιο χοντρό λαιμό. Επιπλέον, στα πλαίσια αυτά αναπτύχθηκαν και τα κοντόχοντρα κέρατα, για να κάνουν τα χτυπήματα πιο αποτελεσματικά. Αποδείξεις γι’ αυτούς τους ισχυρισμούς του Ρόμπερτ Σίμονς είναι το γεγονός ότι οι καμηλοπαρδάλεις    βόσκουν    κυρίως   σκύβοντας    στους     χαμηλούς

θάμνους της σαβάνας και επίσης, ότι η ανάπτυξη του λαιμού δεν συμβαδίζει εξελικτικά με την ανάπτυξη του υπολοίπου σώματος και κυρίως με αυτή των άκρων. Αν η κινητήρια δύναμη της επιλογής ήταν τα ψηλά δέντρα, τότε τα άκρα με το λαιμό θα υφίσταντο την ίδια εξελικτική πίεση. Όμως σε απολιθωμένους προγόνους της καμηλοπάρδαλης συναντάμε πόδια ίσου περίπου μεγέθους, αλλά δυσανάλογα κοντό λαιμό. Στα θηλυκά που δεν πολεμούν μεταξύ τους ο μακρύς λαιμός ίσως οφείλεται στα κοινά γονίδια που έχουν με τα αρσενικά. Επίσης, στα θηλυκά ο λαιμός τους παύει να μεγαλώνει μόλις αυτά ωριμάσουν, σε αντίθεση με τα αρσενικά που από τη στιγμή της φυλετικής ωρίμανσης προσθέτουν στο λαιμό τους άλλα 50 κιλά.  Η μάχη σώμα με σώμα, μέχρι θανάτου πολλές φορές, των αρσενικών, με όπλο τους το λαιμό και η φυλετική επιλογή ήταν ικανά να ωθήσουν τη εξέλιξη στην κατεύθυνση αυτή, αφού το αρσενικό με τον πιο μακρύ και πιο δυνατό λαιμό θα μπορούσε να επιβιώσει και να αφήσει περισσότερους απογόνους.

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ

¨  Η φυσική επιλογή μπορεί να οριστεί ως: η διαφορική αναπαραγωγή εναλλακτικών γενετικών ποικιλιών (γονότυπων) που καθορίζεται από το γεγονός ότι μερικές ποικιλίες αυξάνουν τις πιθανότητες επιβίωσης και αναπαραγωγής των φορέων τους σε σχέση με τους φορείς άλλων ποικιλιών. Ο μεγάλος αριθμός μηχανισμών που τροποποιούν την αναπαραγωγική επιτυχία ενός γονότυπου αναφέρεται μονολεκτικά με τη λέξη «επιλογή». Οργανισμοί που η επιτυχία αναπαραγωγής τους δεν καθορίζεται από τον άνθρωπο λέμε ότι υπόκεινται στη δράση της «φυσικής επιλογής». Στην αντίθετη περίπτωση μιλούμε για «τεχνητή επιλογή». Ο ρόλος της φυσικής επιλογής είναι να κατευθύνει την γενετική    ποικιλότητα,  που    προκύπτει   με   τις   μεταλλάξεις,   προς

συγκεκριμένη εξελικτική πορεία με μόνο κριτήριο το κέρδος για την επιβίωση του οργανισμού. Η παράμετρος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της φυσικής επιλογής είναι η Δαρβινική προσαρμοστικότητα ή καταλληλότητα, που με τη στενή γενετική έννοια σημαίνει «σχετική αναπαραγωγική ικανότητα», αν δηλ. ένα άτομο ή γονότυπος μπορεί να αφήσει περισσότερους απογόνους, σε σχέση με έναν άλλο στο ίδιο περιβάλλον, η προσαρμοστικότητά του τότε είναι ανώτερη. 

¨  Πρέπει να τονιστεί ότι η επιλογή γίνεται μεταξύ των φαινοτύπων. Αυτό γίνεται εύκολα κατανοητό αν σκεφτούμε ότι τα γονίδια δεν μπορούν να υπάρξουν ως ξεχωριστές οντότητες και συνεπώς η επιλογή των γονότυπων σχετίζεται άμεσα με την φαινοτυπική έκφραση. Η δράση της φυσικής επιλογής μπορεί να γίνει στο επίπεδο ατόμου (οργανισμού) ή στο επίπεδο της ομάδας ατόμων (Μεντελικών πληθυσμών). 

¨  Η φυσική επιλογή δεν οδηγεί πάντα σε εξελικτική αλλαγή. Οι τύποι της φυσικής επιλογής πάνω στους φαινοτύπους ενός πληθυσμού που μπορούμε να διακρίνουμε είναι: α) η εξισορροπούσα ή σταθεροποιούσα επιλογή, κατά την οποία μειώνεται η συχνότητα των ακραίων φαινοτύπων και ευνοούνται οι μέσοι φαινότυποι, β) η κατευθύνουσα επιλογή, κατά την οποία ευνοείται ένας ακραίος φαινότυπος, γ) η διαφοροποιούσα ή διασπαστική επιλογή, η οποία ευνοεί τους δύο ακραίους φαινοτύπους και δρα εναντίον των ενδιάμεσων τιμών, που βρίσκονται κοντά στη μέση τιμή, δ) η εξαρτώμενη από την συχνότητα επιλογή, όπου αυξάνεται η συχνότητα του σπάνιου γονότυπου, ενώ ταυτόχρονα μειώνεται η καταλληλότητά του, ενώ αυξάνεται η καταλληλότητα του εναλλακτικού γονότυπου, ε) η φυλετική επιλογή, που σχετίζεται με την ικανότητα ζευγαρώματος ενός ατόμου και με τον διαρκεί αγώνα μεταξύ των ατόμων του ίδιου φύλου, για την κατάκτηση και  κατοχή  του  άλλου φύλου, στ) η  K  και  r επιλογή, όπου  Κ είναι η

χωρητικότητα του περιβάλλοντος σε σχέση με τον περιοριστικό παράγοντα και r ο ενδογενής ρυθμός αύξησης του πληθυσμού ή του φορέα του γονότυπου, ζ) η επιλογή ομάδων και η συγγενής επιλογή, που μπορεί να δικαιολογήσει την αλτρουιστική συμπεριφορά προς όφελος της ομάδας και την εξέλιξη της κοινωνικής συμπεριφοράς και η) η επιλογή των ποσοτικών χαρακτήρων.

¨  Ένα παράδειγμα κατευθύνουσας επιλογής είναι ο βιομηχανικός μελανισμός. Στα μέσα του 19ου αιώνα στην Αγγλία υπήρχαν στα δέντρα μόνο ανοιχτόχρωμα λεπιδόπτερα (πεταλούδες) Briston betularia. Τα σκουρόχρωμα έντομα ήταν σπάνια και οι συλλέκτες εντομολόγοι τα αγόραζαν πανάκριβα. Η ανάπτυξη της βιομηχανίας και η χρησιμοποίηση του κάρβουνου ως πηγή ενέργειας είχε ως αποτέλεσμα οι σκουρόχρωμες πεταλούδες να εμφανίζονται όλο και πιο συχνά,  ενώ  οι  ανοιχτόχρωμες γίνονταν σπανιότερες.  Σε  μερικές

μολυσμένες περιοχές τα σκουρόχρωμα έντομα αντικατέστησαν ολοκληρωτικά τα ανοιχτόχρωμα. Η αλλαγή αυτή οφείλεται στη δράση της κατευθύνουσας επιλογής με την μεσολάβηση των πουλιών που δύσκολα αναγνωρίζουν τις σκουρόχρωμες μορφές πάνω στα μαυρισμένα από τη ρύπανση φυτά ή σπίτια. Οι σκουρόχρωμες πεταλούδες χάρη στο χρώμα τους καμουφλάρονται, επιβιώνουν και πολλαπλασιάζονται, ενώ οι ανοιχτόχρωμες που στις περιόδους πριν την ρύπανση μπορούσαν να κρύβονται, τώρα διακρίνονται ευκολότερα και εξολοθρεύονται από τα πουλιά. Η φυσική επιλογή στο παράδειγμά μας τροποποιεί ένα άγριο είδος  για να επιτύχει καλύτερη προσαρμοστικότητα σε περιβάλλοντα τροποποιημένα από τον άνθρωπο. Όσο καλύτερη είναι η προσαρμογή των οργανισμών στις απαιτήσεις του περιβάλλοντος τόσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητα επιβίωσής τους. Άλλα χαρακτηριστικά παραδείγματα κατευθύνουσας επιλογής είναι η αύξηση της κρανιακής κοιλότητας στους ανθρωπίδες και η εξέλιξη στην οικογένεια των αλόγων.

¨  Ένα παράδειγμα εξισορροπούσας επιλογής είναι αυτό των πτηνοτρόφων που θέλουν τα κοτόπουλά τους να γεννούν μεγάλα αυγά και μέσω τεχνητής επιλογής διαλέγουν τέτοιους φαινότυπους. Όταν σταματήσει η τεχνητή επιλογή η φυσική επιλογή αναστρέφει σταδιακά τα αποτέλεσμα, το μέγεθος των αυγών μειώνεται έως ότου φτάσει κάποιο ενδιάμεσο μέγεθος. Έχουμε συνεπώς αποβολή των ακραίων φαινοτύπων.

¨  Μια άλλη παράμετρος της εξελικτικής θεωρίας είναι η μελέτη και η κατανόηση των μηχανισμών διατήρησης της γενετικής ποικιλότητας (γενετικού πολυμορφισμού). Η εξέλιξη εξαρτάται από τη συνεχή παρουσία της γενετικής ποικιλότητας με άμεσο επακόλουθο για έναν πληθυσμό την παραγωγή ατόμων που δεν είναι καλά προσαρμοσμένα και χάνονται. Οι λιγότερο προσαρμοσμένοι γονότυποι αποτελούν το γενετικό  φορτίο   που   δέχεται   ο   πληθυσμός  για  τη  διατήρηση  της

γενετικής του ποικιλότητας και τη βελτίωση της προσαρμοστικότητά του, προς όφελος της εξέλιξης. Η αντικατάσταση ενός γονιδίου από ένα άλλο καλύτερα προσαρμοσμένο στις συνθήκες που ζει ένας πληθυσμός, είναι η βασική διαδικασία εξέλιξης του πληθυσμού. Μια χαρακτηριστική περίπτωση διατήρησης του γενετικού πολυμορφισμού σε μεγάλους πληθυσμούς είναι η ετέρωση ή υπερεπικράτηση, όταν δηλαδή ο ετεροζυγώτης είναι προσαρμοστικά ανώτερος από τους ομοζυγώτες και συνεπώς επιλέγεται θετικά. Ο πολυμορφισμός αυτός που διατηρείται λόγω της ανωτερότητας του ετεροζυγώτη λέγεται «εξισορροπημένος πολυμορφισμός». Αντιπροσωπευτικό παράδειγμα είναι το γονίδιο της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας στους μαύρους της Αφρικής. Η αναιμία αυτή οφείλεται σε μια ανώμαλη αιμοσφαιρίνη, την Hb S. Η β αλυσίδα της φυσιολογικής αιμοσφαιρίνης Α στη θέση 6 έχει το αμινοξύ γλουταμικό οξύ, ενώ στην αιμοσφαιρίνη S έχει αντικατασταθεί από το αμινοξύ βαλίνη. Εξαιτίας αυτής της αλλαγής τα ερυθρά αιμοσφαίρια αποκτούν δρεπανόμορφο σχήμα και δημιουργούν τεράστια λειτουργικά προβλήματα στον οργανισμό. Τα άτομα που έχουν την μεταλλαγή σε ομοζυγωτία πεθαίνουν έως την ηλικία των 10 ετών. Σε μερικές περιοχές της Αφρικής, που μαστίζονται από ελονοσία οι ετεροζυγώτες για το γονίδιο της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας δείχνουν μια επιλογική ανωτερότητα κατά 10-20% μεγαλύτερη από τα φυσιολογικά άτομα, παρουσιάζουν δηλαδή μεγαλύτερο συντελεστή προσαρμοστικότητας. Αυτό συμβαίνει γιατί οι ετεροζυγώτες δεν προσβάλλονται από ελονοσία και συνεπώς επιλέγονται σε βάρος των φυσιολογικών ατόμων (επιλεκτική υπεροχή του ετεροζύγου).  

¨  Η τεχνητή επιλογή αποτελεί την διαδικασία εξέλιξης με τεχνητά μέσα στην οποία προβαίνει ο άνθρωπος προκειμένου να βελτιώσει την φυτική και ζωική παραγωγή. Έτσι, παράγονται πρόβατα με μακρύ τρίχωμα,  αγελάδες  που  παράγουν μεγαλύτερες  ποσότητες γάλακτος,

δέντρα με ποιοτικά και ποσοτικά αναβαθμισμένη παραγωγή καρπών, φυτά με σπάνια χρώματα λουλουδιών, κ.λ.π. Ο Δαρβίνος χρησιμοποίησε την τεχνητή επιλογή ως μοντέλο της φυσικής διεργασίας. Επιπλέον, μια μαθηματική θεωρία για την επιλογή είναι απαραίτητο να προέλθει από μακροχρόνια πειράματα τεχνητής επιλογής και τέτοιου είδους πειράματα έχουν καταλήξει σε αξιολογότατα αποτελέσματα.

Εργασίες των σελίδων 181 και 182 του σχολικού βιβλίου

Να πάρετε λίγα πράσινα και λίγα καφέ φρύγανα. Να ρίξετε τα μισά από τα πράσινα φρύγανα σε ένα καφέ φύλλο χαρτί ή σε χώμα και τα άλλα μισά σε πράσινο φύλλο χαρτί ή σε πράσινο χορτάρι (γρασίδι). Κάνετε το ίδιο και με τα καφέ. Σημειώστε ποια φρύγανα διακρίνονται πιο εύκολα σε κάθε περίπτωση. Τα πτηνά, ψάχνοντας για τροφή, διακρίνουν ευκολότερα τα έντομα που έχουν διαφορετικό χρώμα από το γρασίδι ή το χώμα.

Απάντηση

Τα πράσινα φρύγανα διακρίνονται ευκολότερα στο καφέ φύλλο χαρτί ή στο χώμα από ότι στο πράσινο φύλλο ή στο γρασίδι και αντίστοιχα τα καφέ φρύγανα διακρίνονται ευκολότερα πάνω στο πράσινο φύλλο ή στο γρασίδι από ότι στο καφέ φύλλο ή στο χώμα. Σχετικά με την ικανότητα των πτηνών να διακρίνουν τα έντομα πρέπει να θυμηθούμε τις σκουρόχρωμες πεταλούδες στη βιομηχανική περιοχή του Λονδίνου που δεν γίνονταν αντιληπτές από τα πτηνά σε σχέση με τις ανοιχτόχρωμες πεταλούδες που διακρίνονταν ευκολότερα.

Να παρατηρήσετε την εικόνα  και να περιγράψετε το μηχανισμό της τεχνητής επιλογής στα ρόδα. Οι σπόροι αυτοί καλλιεργούνται και μετά επιλέγεται το φυτό το οποίο ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές που επιθυμούμε. Στην καλλιέργεια των ρόδων, για την παραγωγή μιας ξεχωριστής ποικιλίας απαιτούνται 10-15 χρόνια. Σήμερα, με τη βοήθεια της Γενετικής Μηχανικής η διαδικασία αυτή επιταχύνεται σημαντικά.

Απάντηση

Οι διάφορες ποικιλίες της τριανταφυλλιάς προέρχονται είτε από επιλογή είτε με διασταυρώσεις. Στην προκειμένη περίπτωση της εικόνας μετά από συνεχείς διασταυρώσεις των μοβ ρόδων με επιλογή προέκυψαν τα μαύρα, χωρίς άρωμα ρόδα, που διασταυρώθηκαν με ευωδιαστά κόκκινα ρόδα και έδωσαν σκούρα ευωδιαστά ρόδα. Αυτό που πρέπει να επισημάνουμε είναι ότι απαιτούνται αρκετά χρόνια για να εμφανιστεί ένα ρόδο με διαφορετικές ιδιότητες, εξαιτίας κάποιας μεταλλαγής. Αντίθετα οι διασταυρώσεις μπορούν να δώσουν αποτελέσματα στην επόμενη γενιά αφού ακολουθείται η Μεντελική κληρονομικότητα.

ΑΠΟΜΟΝΩΣΕΙΣ

¨  Υπενθυμίζουμε ότι  ειδογένεση καλούμε τη δημιουργία ενός ή περισσοτέρων ειδών και απαραίτητη προϋπόθεση για να θεωρηθεί μια ομάδα ή πληθυσμός νέο είδος είναι να μην είναι δυνατή η διασταύρωση με άτομα του προηγούμενου είδους ή η διασταύρωση να μην οδηγεί σε γόνιμους απογόνους. Δύο πληθυσμοί για να διαφοροποιηθούν  γενετικά   πρέπει  να   είναι  πλήρως απομονωμένοι

μεταξύ τους, δηλαδή να έχει αναπτυχθεί ένα εσωτερικό ή εξωτερικό φράγμα στη δυνατότητα ανταλλαγής γενετικού υλικού.

¨  Η μεγάλη ποικιλότητα των οργανισμών αποδίδεται στη μακροχρόνια δράση της ειδογένεσης. Τέσσερις θεωρούνται οι μηχανισμοί ειδογένεσης: 1) Απότομη ή αλματώδης ειδογένεση, η οποία αποτελεί τη μοναδική περίπτωση δημιουργίας νέων ειδών σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, μέσα σε μία ή δύο γενιές και αποδίδεται είτε σε μεταλλάξεις είτε σε πολυπλοειδία. Η απότομη ειδογένεση μέσω μεταλλαγών καθίσταται πρακτικά αδύνατη, αφού απαιτείται η συνύπαρξη αρκετών προϋποθέσεων. Οι πιθανότητες αυξάνουν  στα παρθενογενετικά   είδη.   Η   απότομη   ειδογένεση  στηριγμένη   στην πολυπλοειδία είναι σύνηθες φαινόμενο στα φυτά. Έχει υπολογιστεί ότι περισσότερο από 40% των ανθοφόρων ειδών οφείλεται σε πολυπλοειδίες. 2) Αλλοπατρική ή γεωγραφική ειδογένεση, που αποτελεί το μοναδικό μηχανισμό ειδογένεσης στα ζώα. Η αλλοπατρική ειδογένεση συντελείται σε τρία στάδια. Στο πρώτο και σημαντικότερο στάδιο, ένας πληθυσμός ή ομάδα ατόμων από ένα πληθυσμό, απομονώνονται γεωγραφικά. Αυτό μπορεί να συμβεί πολύ συχνά στη φύση, είτε με τη διαίρεση μιας ενιαίας περιοχής εξάπλωσης, όπως είναι ένα δάσος που καταστρέφεται και απομένουν συστάδες ή ένα λιβάδι που διαχωρίζεται από ένα ποτάμι, είτε με την μετανάστευση μερικών ατόμων σε μια μη κατειλημμένη περιοχή, φαινόμενο σύνηθες στα νησιωτικά συγκροτήματα. Στο δεύτερο στάδιο οι απομονωμένοι πληθυσμοί εξελίσσονται ανεξάρτητα μέσω της φυσικής επιλογής και διαφοροποιούνται μορφολογικά και γενετικά. Στο τρίτο στάδιο, που δεν είναι απαραίτητο στην όλη διαδικασία της αλλοπατρικής ειδογένεσης, οι απομονωμένοι πληθυσμοί έρχονται σε επαφή είτε με την επανένωση της περιοχής εξάπλωσης είτε με επανάκαμψη ατόμων από το δευτερογενή πληθυσμό. 3) Παραπατρική ειδογένεση, όπου η γενετική απομόνωση, που συνυπάρχει με την μορφολογική διαφοροποίηση, συντελείται μέσα στα όρια εξάπλωσης ενός πληθυσμού. Στην περίπτωση αυτή δεν απαιτείται η γεωγραφική απομόνωση, ενώ παρατηρείται ηθολογική ή οικολογική απομόνωση των γενετικά διαφοροποιημένων ατόμων. 4) Συμπατρική ειδογένεση, όπου συντελείται πλήρης γενετική απομόνωση ομάδας ενός πληθυσμού πριν από οποιαδήποτε μορφολογική, ανατομική και φυσιολογική διαφοροποίηση. Τόσο η συμπατρική όσο και η παραπατρική ειδογένεση αντιμετωπίζονται με σκεπτικισμό από τους επιστήμονες, αφού αν πράγματι υπάρχουν συντελούνται πολύ σπάνια.

¨  Ένα παράδειγμα γεωγραφικής απομόνωσης αποτελεί το αλογάκι της Σκύρου, που το ύψος του φτάνει τα 90 εκατοστά . Το αλογάκι αυτό είναι αποτέλεσμα εξελικτικής διαδικασίας και φυσικής επιλογής σε ένα απομονωμένο περιβάλλον με φτωχή βλάστηση.

¨  Με τον όρο αναπαραγωγική απομόνωση εννοούμε όλους εκείνους τους μηχανισμούς που εμποδίζουν την αναπαραγωγή δύο συμπατρικών πληθυσμών. Τους μηχανισμούς της αναπαραγωγικής απομόνωσης ο Ντομπζιάνσκυ τους κατατάσσει ως εξής: 1) Προσυζευτικοί ή προζυγωτικοί μηχανισμοί απομόνωσης, που εμποδίζουν το σχηματισμό ζυγωτικών υβριδίων. Αυτοί είναι: α) Οικολογική απομόνωση ή απομόνωση που οφείλεται στο γεγονός ότι δύο πληθυσμοί μπορεί να έχουν διαφορετικές οικολογικές συνήθειες και προτιμήσεις μέσα στην ίδια περιοχή. β) Εποχιακή ή χρονική απομόνωση, όταν οι διασταυρώσεις ή η ανθοφορία συμβαίνουν σε διαφορετικές εποχές. γ) Φυλετική ή ηθολογική απομόνωση, όταν η αμοιβαία προσέλκυση των φύλων είναι αδύνατη ή δεν υπάρχει καθόλου. δ) Απομόνωση που οφείλεται σε διαφορετικά έντομα - επικονιαστές φυτικών ειδών. ε) Μηχανική απομόνωση, που σχετίζεται με γεγονός ότι η κατασκευή των γεννητικών οργάνων ή τμημάτων των λουλουδιών μπορεί να εμποδίζει την συνουσία ή τη μεταφορά γυρεόκοκκων. ζ) Γαμετική απομόνωση, όπου οι γαμέτες μπορεί να μην προσελκύονται μεταξύ τους ή να μην επιβιώνουν  στη σεξουαλική κοιλότητα  ή τους στύλους του  άνθους. 2) Μετασυζευκτική ή ζυγωτικοί μηχανισμοί απομόνωσης, που μειώνουν την βιωσιμότητα ή τη γονιμότητα των ζυγωτικών υβριδίων. α) Αβιωσιμότητα των υβριδίων, όταν τα ζυγωτικά υβρίδια έχουν μειωμένη βιωσιμότητα ή είναι αβιώσιμα. β) Στειρότητα  υβριδίων, όπου τα υβρίδια δεν δίνουν λειτουργικούς γαμέτες. γ) Κατάρρευση υβριδίων, όταν τα υβρίδια της δεύτερης γενιάς έχουν μειωμένη βιωσιμότητα ή γονιμότητα.

¨  Σήμερα γνωρίζουμε ότι, σε όλους τους οργανισμούς, η βάση της εξέλιξης είναι οι μεταβολές στο γενετικό υλικό (μεταλλάξεις) και η σταθεροποίηση των μεταλλάξεων στον πληθυσμό. Η δυνατότητα σταθεροποίησης μιας πλεονεκτικής μετάλλαξης εξαρτάται από τη κατεύθυνση της επιλογικής πίεσης, που καθορίζεται από το περιβάλλον, αλλά και από εσωτερικούς παράγοντες, που σχετίζονται με το μέγεθος και τις δυνατότητες του εγκεφάλου. Γενικότερες παρατηρήσεις υποστηρίζουν την υπόθεση ότι ο εγκέφαλος των θηλαστικών  και  των πτηνών είναι η  κύρια  κατευθύνουσα  εξελικτική

δύναμη πίσω από την οργανισμική τους εξέλιξη. Η ποικιλία των οργανισμών, παρελθόντων και παρόντων σήμερα, είναι το αποτέλεσμα της εξελικτικής διαδικασίας και της ικανότητας της φυσικής επιλογής να τους προσαρμόζει στα διάφορα χωροχρονικά περιβάλλοντα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι αυτό του αλόγου, που έχει υποστεί δομικές και μορφολογικές αλλαγές στη διάρκεια των 60 εκατομμυρίων ετών της εξέλιξής του. Επιπλέον, αποτελεί άλλο ένα παράδειγμα κατευθύνουσας εξέλιξης. Το παλαιότερο γνωστό είδος αυτής της οικογένειας είναι το Hyracotherium (eohippus), που ζούσε νωρίς στο Ηώκαινο, 50-60 εκ. χρόνια πριν. Είχε μέγεθος όσο ένας σκύλος και 4 οπλές στα μπροστινά πόδια και τρεις στα οπίσθια. Εκτός από την αύξηση του μεγέθους και του σχήματος, αλλαγές έγιναν και στον αριθμό των οπλών των ποδιών μετά το Ηώκαινο, που οδήγησαν σε διάφορες γραμμές με διαφορετικά είδη οπλών και όπου μόνο μία γραμμή, με μια μόνο οπλή επιβίωσε μέχρι σήμερα. Στη γραμμή αυτή συναντάμε το μεσόϊππο, 40 εκ. χρόνια πριν, τον μερύιππο, 30 εκ. χρόνια πριν, τον πλειόϊππο, 10 εκ. χρόνια πριν, και τέλος τον σημερινό ίππο που εμφανίστηκε 7 εκ. χρόνια πριν. 

Η θεωρία του Δαρβίνου και του Ουάλας

Ο Κάρολος Δαρβίνος (C. Darwin) γεννήθηκε στο Shrewsdery στις 12 Φεβρουαρίου το 1809. Ο πατέρας του, Ροβέρτος Ουώριγκ Δαρβίνος, ήταν γιατρός και ο παππούς του, ο Έρασμος Δαρβίνος (1731-1802), μπορεί να θεωρηθεί ο πρώτος εξελικτικός. Ο Έρασμος Δαρβίνος έλεγε πως ο πρώτος νόμος της φύσεως ήταν «φάγε ή θα φαγωθείς». Στο βιβλίο του «Ο ναός της φύσεως» προσπάθησε να αποδείξει πως ο νόμος αυτός θα οδηγούσε σε μια «βελτιωμένη υπεροχή και λαμπρότητα». Στα χνάρια του παππού του ο Κάρολος Δαρβίνος, το 1826, αδυνατούσε να παρακολουθήσει τις σπουδές τους στην Ιατρική στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και λίγο αργότερα στο Κολλέγιο του Χριστού στο Καίμπριτζ, αφού έδειχνε ιδιαίτερο ενδιαφέρον στη Γεωλογία, Βοτανική και Εντομολογία, ενώ ήταν και μανιώδης συλλέκτης εντόμων, λουλουδιών και πτηνών. Το 1831 τελείωσε τις σπούδες του στο πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ. Τότε ήταν που συνδέθηκε με στενή φιλία με δύο επιστήμονες, τον Σετζγουΐκ και τον Χένσλοου. Το καλοκαίρι του 1831 ο βοτανολόγος φίλος του Χένσλοου γνωρίζοντας το χόμπυ του Δαρβίνου για συλλογή εντόμων, κ.λ.π., τον κάλεσε να ακολουθήσει ως φυσιοδίφης την αποστολή του επιστημονικού πλοίου «ιχνηλάτης» (Beagle). Έτσι, ο Δαρβίνος σε ηλικία 23 ετών, επιβιβάστηκε  στο πλοίο την 27η Δεκεμβρίου του 1831, για ένα ταξίδι χαρτογράφησης της Ν. Αμερικής, που κράτησε πέντε χρόνια, έως τον Οκτώβριο του 1836. Ο Δαρβίνος έχοντας γνωρίσει τις ιδέες του παππού του, στο ταξίδι αυτό συνέλαβε την θεωρία της εξελίξεως των ειδών. Ο Δαρβίνος ήταν προσεκτικός παρατηρητής της φύσεως, είδε γεωλογικά στρώματα, πετρώματα, απολιθώματα γιγαντιαίων θηλαστικών, περίεργα ζώα, πτηνά και βλάστηση.

Κάτω από τις ισχυρές εντυπώσεις του πρωτόγνωρου εκείνου κόσμου, βαδίζοντας ανάμεσα στις πελώριες σαύρες ινγκουάνα και στις γιγαντιαίες χελώνες των ερήμων νησιών Γκαλαπάγκος και παρατηρώντας την μεγάλη ποικιλία των σπίνων και τις καταπληκτικές προσαρμογές τους, άρχισε να πείθεται σιγά-σιγά ότι η θεωρία της εξελίξεως ήταν σωστή. Επιπλέον, οι απόψεις του οικονομολόγου Μάλθους (Thomas Malthus), που διατυπώθηκαν το 1798 στο βιβλίο με τίτλο: «Μελέτη πάνω στην αρχή του πληθυσμού», αλλά και τα συγγράμματα του    γεωλόγου   Κ.  Λάϊελλ,   σχετικά   με   τις   γεωλογικές    αλλαγές,

επηρέασαν τον Δαρβίνο στη τελική διαμόρφωση της θεωρίας της Εξελίξεως.

Ο Α. Ουάλας (A.Wallace) γεννήθηκε το 1823 στην Ουαλία. Οι γονείς του ήταν φτωχοί και γι’ αυτό σταμάτησε το σχολείο στα 14 χρόνια. Εργάστηκε στο σιδηροδρομικό δίκτυο της Αγγλίας. Στο διάστημα αυτό που  δούλευε  κοντά  στη  φύση  εκδηλώθηκε  το  ενδιαφέρον του  για  τη

Φυσική Ιστορία. Με μεγάλη του έκπληξη ανακάλυψε ότι υπήρχαν εκατοντάδες ποικιλίες σκαθαριών. Έτσι, αποφάσισε να φύγει από τη Αγγλία και να περιηγηθεί τον Αμαζόνιο με σκοπό να δημιουργήσει μια συλλογή σκαθαριών, την οποία θα πουλούσε στα μουσεία της πατρίδας του. Τον Ιούνιο του 1858 ο Δαρβίνος πήρε ένα γράμμα από τον Ουάλας, που ταξίδευε στο Μαλαϊκό Αρχιπέλαγος, στις Α. Ινδίες. Ο θεμελιωτής της Ζωογεωγραφίας ζητούσε την γνώμη του Δαρβίνου για το κείμενο ενός άρθρου, που εσώκλειε και που ήθελε να δημοσιεύσει. Το άρθρο είχε τίτλο: «Τάση των ποικιλιών ν’ απομακρύνονται από τις αρχικές τους μορφές». Ο Δαρβίνος διαβάζοντας το άρθρο διαπίστωσε πως οι απόψεις του ταίριαζαν απόλυτα με τα όσα είχε διατυπώσει είκοσι χρόνια νωρίτερα, αλλά δεν είχε ποτέ δημοσιεύσει. Ο Α. Ουάλας έγραφε στην επιστολή: «Αναρωτήθηκα γιατί κάποιοι οργανισμοί ζουν, ενώ άλλοι πεθαίνουν. Η απάντησή μου ήταν ξεκάθαρη: ζουν η καλύτερα προσαρμοσμένοι». Τελικά ο Κ. Δαρβίνος και ο Α. Ουάλας συμφώνησαν να παρουσιάσουν τις εργασίες τους στο ίδιο επιστημονικό συνέδριο στο Λονδίνο.

Την επόμενη χρονιά, το 1859, ο Κ. Δαρβίνος δημοσίευσε το έργο του «Η Γέννηση των ειδών με τη Φυσική Επιλογή», ένα βιβλίο που άλλαξε την σκέψη του ανθρώπου για την Φυσική Ιστορία και που μπορεί να μην είχε εκδοθεί χωρίς την εμφάνιση του Α. Ουάλας. Ένα άλλο σημαντικό βιβλίου του Δαρβίνου, που δημοσιεύτηκε το 1871, ήταν: «Η καταγωγή του ανθρώπου και η γενετική επιλογή», όπου αναλύει τις σκέψεις του για την προέλευση του ανθρώπου. Ο Α. Ουάλας υποστήριξε τις θεωρίες του Δαρβίνου για την εξέλιξη των ειδών, στο έργο του «Δαρβινισμός», που δημοσιεύτηκε το 1899. Ο Δαρβίνος πέθανε το 1882 σε ηλικία 73 ετών και ο Ουάλας το 1913, σε ηλικία 90 ετών.

Η θεωρία του Δαρβίνου και Ουάλας βασίζεται στις εξής αρχές:

– Αν και οι οργανισμοί παράγουν μεγάλο αριθμό απογόνων, εντούτοις ο αριθμός των ατόμων κάθε είδους παραμένει σχεδόν σταθερός σε κάθε γενεά.

– Η διατήρηση του σταθερού αριθμού είναι αποτέλεσμα ενός διαρκούς αγώνα μεταξύ των οργανισμών για την επιβίωσή τους.

– Στα άτομα του ίδιου είδους υπάρχουν διαφορές όχι μόνο μορφολογικές αλλά και διαφορές δυνατοτήτων επιβίωσης.

– Τα πλέον προσαρμοσμένα στο περιβάλλον άτομα ευνοούνται περισσότερο στον αγώνα τους για επιβίωση και επικρατούν. Τα μη ευνοημένα άτομα λιγοστεύουν και μπορούν να εξαφανιστούν.

– Καθώς με το χρόνο, κάτω από τη δράση της φυσικής επιλογής, συσσωρεύονται ευνοϊκά γνωρίσματα σε μερικά άτομα, αυτά γίνονται τόσο διαφορετικά σε σχέση με τα άλλα άτομα  του αρχικού πληθυσμού, ώστε τελικά να αποτελούν ένα νέο είδος.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΕΡΓΑΣΙΕΣ (του σχολικού βιβλίου)

1) Συμπληρώστε τις παρακάτω προτάσεις με τη σωστή λέξη:

–  Η βάση της εξέλιξης είναι οι  ______________________

– Ένα νέο  ____________ δημιουργείται, όταν προστίθενται σταδιακές αλλαγές στα άτομα ενός πληθυσμού.

– Βουνά, θάλασσες, οικολογικοί ανταγωνισμοί μπορεί να οδηγήσουν στην ­­­­­­­­­­­­­­­­­­_____________ των ατόμων του ίδιου είδους.

Απάντηση

–  Η βάση της εξέλιξης είναι οι  μεταλλάξεις.

– Ένα νέο είδος δημιουργείται, όταν προστίθενται σταδιακές αλλαγές στα άτομα ενός πληθυσμού.

– Βουνά, θάλασσες, οικολογικοί ανταγωνισμοί μπορεί να οδηγήσουν στην απομόνωση των ατόμων του ίδιου είδους.

2) Να βάλετε στη σωστή σειρά τις εικόνες με τα πόδια του αλόγου αρχίζοντας από την παλαιότερη. Προσπαθήστε να δώσετε και άλλες ερμηνείες για τις αλλαγές που παρατηρήθηκαν κατά την εξέλιξη του αλόγου.

Απάντηση

– δ, α, γ, β.

– Η εξέλιξη της οικογένειας των αλόγων αποτελεί μια γνωστή ιστορία η οποία μελετήθηκε πριν 100 χρόνια περίπου, είναι μια από τις πρώτες επιτυχίες των εξελικτιστών και αποτελεί ένα ακόμη παράδειγμα κατευθύνουσας επιλογής. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε επιλογή ενός ακραίου και ταυτόχρονα πετυχημένου στο συγκεκριμένο περιβάλλον φαινότυπου. Οι αλλαγές που παρατηρήθηκαν κατά την εξελικτική πορεία του αλόγου είναι στο ύψος, στα δάκτυλα των ποδιών (οπλές), στα δόντια και στον εγκέφαλό του.

Για να κατανοήσουμε τις αλλαγές αυτές πρέπει να έχουμε γνώση των περιβαλλοντικών συνθηκών που ευνόησαν τους συγκεκριμένους γονότυπους. Η οπλή ως εξελικτική κατάληψη σήμερα εμφανίζεται σε ένα μεγάλο αριθμό αρτιοδάκτυλων (διπλή οπλή) και περιττοδάκτυλων θηλαστικών, που ζουν σε σκληρά εδάφη και πολλά από αυτά (κυρίως τα περιττοδάκτυλα) εμφανίζουν μεγάλη ικανότητα ανάπτυξης μεγάλων ταχυτήτων. Ταυτόχρονα τα θηλαστικά αυτά χρησιμοποιούν τις οπλές για την άμυνά τους. Συνεπώς η γραμμή εξέλιξης που είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία της οπλής εμφανίζει σημαντικά πλεονεκτήματα και διατηρήθηκε έως σήμερα. Η αλλαγή των δοντιών από ανεπτυγμένους κυνόδοντες σε ατροφικούς υποδηλώνει την βαθμιαία αλλαγή της διατροφής. Στην εξελικτική γραμμή που έδωσε τα οπληφόρα θηλαστικά χαρακτηρίζεται από την μετατροπή των σαρκοφάγων σε φυτοφάγους οργανισμούς. Φαίνεται ότι η φυτική διάπλαση ευνοούσε την επικράτηση των φυτοφάγων μορφών. Η αύξηση του μεγέθους φαίνεται ως άμεσο επακόλουθο των νέων διατροφικών συνηθειών. Είναι αυτονόητο και συνάγεται από τα όσα γνωρίζουμε για τις διατροφικές αλυσίδες ότι ένας ογκώδης οργανισμός επιβιώνει μόνο αν διατρέφεται με το πρώτο τροφικό επίπεδο των παραγωγών. Επιπλέον, η αύξηση του μεγέθους έδωσε δύναμη στα θηλαστικά αυτά ώστε να μην γίνονται εύκολη λεία των σαρκοφάγων ζώων. Για την  ανάπτυξη του εγκεφάλου στα  θηλαστικά

έχουμε να πούμε ότι είναι η κύρια κατευθύνουσα εξελικτική δύναμη πίσω από την οργανισμική τους εξέλιξη. Πραγματικά, έχει βρεθεί ότι όσο πιο μεγάλο είναι το μέγεθος του εγκεφάλου σχετικά με το μέγεθος του σώματος, τόσο πιο γοργός είναι ο μέσος ρυθμός της ανατομικής εξέλιξης. Κατά την εξέλιξη των σπονδυλωτών (στο έδαφος), το σχετικό μέγεθος του εγκεφάλου έχει αυξηθεί 100 φορές κατά μήκος της γραμμής που οδήγησε από τα πρώτα αμφίβια στον άνθρωπο. Στην γραμμή αυτή βρίσκεται και το άλογο, το οποίο παρουσιάζει μια αξιοσημείωτη εγκεφαλική ανάπτυξη, που ώθησε την οργανισμική εξέλιξη στην κατεύθυνση αυτή.

3) Ποιο είναι το κοινό στοιχείο που παρατηρούμε στις περιοχές με μεγάλο πληθυσμό σκούρων πετροπεταλούδων; Πότε και γιατί μπορεί η αναλογία στικτής και σκούρας πετροπεταλούδας να αλλάξει σε αυτές τις περιοχές;

Απάντηση

Η αύξηση του πληθυσμού της σκουρόχρωμης πεταλούδας παρατηρείται σε περιοχές με αυξημένη ρύπανση. Οι σκουρόχρωμες επιφάνειες εξαιτίας του καπνού αποτελούν καταφύγιο των «μαύρων» πεταλούδων, που δεν διακρίνονται από τους θηρευτές τους. Τα πτηνά εντοπίζουν ευκολότερα τις στικτές ανοιχτόχρωμες πεταλούδες, τις οποίες εξολοθρεύουν. Ο βιομηχανικός μελανισμός είναι ένα παράδειγμα κατευθύνουσας φυσικής επιλογής.

Για να αλλάξει η αναλογία στικτής και σκούρας πεταλούδας πρέπει να τροποποιηθεί το περιβάλλον. Η μείωση του καπνού θα έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση «άσπρων» επιφανειών που θα μπορούν να καμουφλάρονται  οι  ανοιχτόχρωμες  πεταλούδες.  Αυτό  θα  αυξήσει την

αναλογία των στικτών πεταλούδων σε βάρος των σκούρων, αφού τα πουλιά θα διακρίνουν ευκολότερα τις σκούρες πετροπεταλούδες.

4) Φανταστείτε ότι ετοιμάζεστε να κάνετε και εσείς το ταξίδι του Δαρβίνου. Εντοπίστε στο χάρτη των ταξιδιών του Δαρβίνου τα νησιά Γκαλαπάγκος και προσπαθήστε να εξηγήσετε γιατί στα νησιά αυτά ζουν ζώα μοναδικά σε όλο τον πλανήτη

Απάντηση

Τα νησιά Γκαλαπάγκος βρίσκονται στο αρχιπέλαγος του Ειρηνικού και απέχουν 950 χλμ από τις ακτές του Ισημερινού. Είναι ένα σύμπλεγμα 60 νησιών, που έχουν έκταση 7.812 τετρ. χιλιόμ. Τα νησιά Γκαλαπάγκος έχουν ηφαιστειογενή προέλευση. Σήμερα υπάρχουν πολλοί κρατήρες ενεργών ηφαιστείων. Είναι παρά πολύ άγονα, γιατί πέφτουν σε αυτά ελάχιστες βροχές. Αν και βρίσκονται κοντά στον Ισημερινό δεν έχουν πολύ θερμό κλίμα, γιατί φτάνει ως εκεί το κρύο ρεύμα Χούμπολτ. Η πανίδα και η χλωρίδα τους είναι πραγματικά εντυπωσιακή και περιλαμβάνει πολλά σπάνια φυτά και ζώα απόλυτα γηγενή. Μερικά από αυτά είναι οι ποικιλίες των σαυροειδών ιγκουάνος, που παρουσιάζουν πολλά πρωτόγονα χαρακτηριστικά των ερπετών. Υπάρχουν ακόμα θαλάσσιες γιγάντιες χελώνες, γκρίζοι πιγκουΐνοι, μαύροι γλάροι, άλμπατρος, ιθαγενείς παπαγάλοι, κ.ά. Η χλωρίδα αποτελείται από πολλά σπάνια φυτά, κυρίως κακτώδη, ορχεοειδή και αναρριχητικά.

Τα νησιά αυτά προσφέρονται για την μελέτη των εξελικτικών μηχανισμών μέσω του μηχανισμού της γεωγραφικής απομόνωσης. Η ιδιαιτερότητα του κλίματος, η ηφαιστειογενή τους προέλευση, η γεωγραφική απομόνωσή τους αποτελούν τις προϋποθέσεις για την εμφάνιση  της  σπάνιας  χλωρίδας  και  πανίδας.  Ένα   άλλο   σημαντικό

χαρακτηριστικό είναι η μικρή έκταση των περισσοτέρων νησιών, όπου υπάρχει η δυνατότητα διαβίωσης μικρών σχετικά πληθυσμών. Σε ολιγάριθμους πληθυσμούς σε νησιωτικά κυρίως συγκροτήματα παρατηρείται ένα μοντέλο ειδογένεσης που αναφέρεται ως θεωρία της ιδρυτικής αρχής και της πληθυσμιακής έκρηξης. Η θεωρία αναφέρεται στη δυνατότητα ενός πληθυσμού που θα μεταναστεύσει ή θα απομονωθεί σε ένα νησί, να παρουσιάσει πληθυσμιακή έκρηξη, που θα έχει ως αποτέλεσμα την εξάντληση των οικολογικών δυνατοτήτων της νέας περιοχής, με συνέπεια την πληθυσμιακή καταστροφή. Με μερικούς τέτοιους κύκλους πληθυσμιακής έκρηξης και καταστροφής, είναι πιθανό να δημιουργηθεί ένας σπάνιος γονιδιακός συνδυασμός, ένα συμπροσαρμοσμένο γονιδίωμα, που θα δώσει ένα νέο είδος. Η διαδικασία αυτή γίνεται σχετικά γρήγορα. Τα νησιά Γκαλαμπάκος προσφέρονται για τέτοιου είδους εξελικτικούς μηχανισμούς που είχαν ως αποτέλεσμα την δημιουργία των μοναδικών φυτών και ζώων που ζουν σε αυτά.

5) Χωριστείτε σε ομάδες και να καταγράψετε τρόπους με τους οποίους μπορεί να προστατευθεί το αλογάκι της Σκύρου.

Απάντηση

Το άλογο της Σκύρου μπορεί να θεωρηθεί ότι ανήκει στην ποικιλία πόνεϊ. Είναι ένα χαμηλό ζώο, το ύψος του φτάνει το 1,2 μ και ζει σε ημιάγρια κατάσταση. Έχει τρίχωμα δασύ, κεφάλι κυρτό, χαίτη και ουρά μακριά, χρώμα σταχτί ή μελανό.

Είναι επιτακτική η ανάγκη προστασίας του αλόγου αυτού και η διατήρησης του στο νησί. Οι τρόποι προστασίας μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:

1) Απαγόρευση της αιχμαλωσίας και της εμπορίας των αλόγων αυτών.

2) Προστασία της περιοχής τους και επίβλεψη από ειδικούς επιστήμονες που θα παρακολουθούν τις πληθυσμιακές διακυμάνσεις του αλόγου.

3) Ενημέρωση των κατοίκων για την αξία της παρουσίας του αλόγου στο νησί και δημιουργία συλλόγων και επιστημονικών φορέων που θα έχουν ως στόχο την προστασία του Σκυριανού αλόγου.

4) Ένταξη του Σκυριανού αλόγου στις Ευρωπαϊκές συνθήκες προστατευομένων ειδών.

5) Χαρακτηρισμός της περιοχής που ζει το αλογάκι της Σκύρου ως εθνικό πάρκο ή μνημείο της φύσης.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 17

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑΣ

H ποικιλομορφία ως κατάσταση αντιπροσωπεύει τις διαφορές που μπορούν να παρατηρηθούν ανάμεσα σε άτομα ή ομάδες μέσα σ’ ένα είδος ή τις διαφορές ανάμεσα στα είδη. Η ποικιλομορφία ως διαδικασία σημαίνει ότι η ανάπτυξη των ατόμων μπορεί να τροποποιηθεί με επιδράσεις από το περιβάλλον και ότι οι κληρονομικές καταβολές μπορούν να αλλάξουν με ανασυνδυασμό ή μετάλλαξη. Αλλαγές του τελευταίου τύπου είναι οι αρχικές πηγές όλης της γενετικής ποικιλότητας. Η οργανική ποικιλομορφία είναι η ανταπόκριση της ζωντανής ύλης στην ποικιλία των διαφορετικών μορφών περιβάλλοντος και ευκαιριών για διάφορους τρόπους ζωής που παρουσιάζονται πάνω στον πλανήτη μας.

Σε έναν πληθυσμό οι άνθρωποι έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως ύψος, βάρος, χρώμα ματιών και μαλλιών. Εμφανίζουν δηλαδή μια ποικιλομορφία.

Σκοπός της άσκησης είναι η μελέτη της κατανομής ενός χαρακτηριστικού σε ένα δείγμα πληθυσμού και επιπλέον, η χάραξη καμπύλης κατανομής του ύψους ή του βάρους σε ανθρώπινο πληθυσμό.

Τα χαρακτηριστικά τα οποία θα μελετηθούν είναι ποσοτικά χαρακτηριστικά με συνεχή ποικιλομορφία. Αυτό σημαίνει ότι η ποικιλομορφία δεν μπορεί να καταταγεί σε ξεχωριστές φαινοτυπικές τάξεις (ασυνεχής ποικιλομορφία), αλλά αντίθετα σχηματίζει ένα φάσμα φαινοτύπων, που αναμειγνύονται ανεπαίσθητα μεταξύ τους (συνεχής ποικιλομορφία). Η βασική διαφορά ανάμεσα  στα  ποιοτικά και ποσοτικά

γνωρίσματα περιλαμβάνει από τη μια μεριά τον αριθμό των γονιδίων που συνεισφέρουν στη φαινοτυπική ποικιλομορφία κι από την άλλη μεριά το βαθμό με τον οποίο οι φαινότυποι μπορούν να τροποποιηθούν από παράγοντες του περιβάλλοντος. Τα ποσοτικά χαρακτηριστικά συνήθως καθορίζονται από πολλά γονίδια (ίσως από 10 έως 100 ή περισσότερα), όπου το καθένα συνεισφέρει ένα τόσο μικρό ποσοστό στο φαινότυπο  ώστε τα ατομικά τους αποτελέσματα  δεν μπορούν να ανακαλυφθούν με τις Μεντελικές μεθόδους. Τα γονίδια αυτά ονομάζονται πολλαπλά γονίδια ή πολυγονίδια.

Η μελέτη ενός ποσοτικού χαρακτηριστικού σ’ ένα μεγάλο πληθυσμό αποκαλύπτει συνήθως ότι πολύ λίγα άτομα έχουν τους ακραίους φαινοτύπους και ότι προοδευτικά περισσότερα άτομα βρίσκονται πιο κοντά στη μέση τιμή αυτού του πληθυσμού. Αυτός ο τύπος της συμμετρικής κατανομής έχει χαρακτηριστικό κωδωνοειδές σχήμα και λέγεται κανονική κατανομή.

Το πιο πάνω διάγραμμα (γραφική παράσταση) παριστάνει την κατανομή του ύψους σε ένα δείγμα 100 ανθρώπων ηλικίας πάνω από 25 ετών.  Στον  κατακόρυφο άξονα  καταγράφονται  οι τιμές του αριθμού των

ατόμων και στον οριζόντιο το ύψος σε μέτρα (m). H κορυφή της καμπύλης έχει συντεταγμένες το 50 και το 1,72 m.

Συμπερασματικά το ύψος των ατόμων του πληθυσμού κυμαίνεται μεταξύ 1,5 και 2,0 μέτρων, ενώ το μέσο ύψος τους είναι 1,72 μέτρα.

Η κορυφή της καμπύλης εκφράζει τον μέσο όρο της φαινοτυπικής μέσης τιμής και εκφράζεται ως η αριθμητική μέση τιμή. Με άλλα λόγια το μέγιστο της καμπύλης βρίσκεται στην ενδιάμεση φαινοτυπική μορφή. Στο παράδειγμά μας η αριθμητική μέση τιμή της κανονικής κατανομής του ύψους είναι το 1,72, στο οποίο αντιστοιχεί ο μεγαλύτερος αριθμός ατόμων.

Για να οριστεί ικανοποιητικά μια κανονική κατανομή, πρέπει να ξέρουμε όχι μόνο την μέση τιμή, αλλά και πόση ποικιλότητα υπάρχει. Για γενετικούς σκοπούς ένα από τα πιο χρήσιμα μέτρα ποικιλότητας είναι η τυπική απόκλιση, που συμβολίζεται με το μικρό ελληνικό γράμμα σ. Ένα τυχαίο δείγμα απ’ αυτόν τον πληθυσμό θα έχει μια τυπική απόκλιση s και μέση τιμή Χ. Η μορφή της καμπύλης κατανομής του ύψους στο παράδειγμά μας εξαρτάται από την γενετική ποικιλότητα ή ποικιλομορφία.

Μια ιδιότητα κάθε κατανομής είναι ότι τα 2/3 περίπου των μετρήσεων (68%) θα βρίσκονται μέσα στα όρια συν ή πλην μια τυπική απόκλιση από τη μέση τιμή (μ ± σ). Περίπου τα 19/20 των μετρήσεων (95%) θα βρίσκονται μέσα σε δύο τυπικές αποκλίσεις από την μέση τιμή (μ ± 2σ). Περισσότερα από 99% των μετρήσεων θα βρίσκονται μέσα στα όρια συν ή πλην τρεις τυπικές αποκλίσεις από τη μέση τιμή (μ ± σ). Η κανονική κατανομή είναι συμμετρική γύρω από την μέση τιμή.

Εκτός από την κανονική κατανομή, υπάρχουν ασύμετρες κατανομές που προκύπτουν από την κανονική κατανομή και περιγράφουν χαρακτηριστικά πληθυσμών, όπου οι ακραίοι φαινότυποι δέχονται την πίεση της φυσικής επιλογής. Το αποτέλεσμα είναι τα άτομα που καταλαμβάνουν τις ακραίες αυτές περιοχές να έχουν κάποιο εξελικτικό πλεονέκτημα ή να πεθαίνουν. Η κωδωνοειδή καμπύλη διαμορφώνεται σε αυτές τις περιπτώσεις με τρόπο ώστε να έχουμε προέκταση ή συρρίκνωση των ακραίων τιμών.

Στο παράδειγμα της καμπύλης κατανομής του ύψους, αν θελήσουμε να μελετήσουμε πληθυσμούς του Τρίτου Κόσμου, όπου οι συνθήκες διαβίωσης είναι πολύ δύσκολες και η διατροφή μη πλήρης, η καμπύλη κατανομής θα ήταν μετατοπισμένη σε χαμηλότερα ύψη. Είναι ενδεχόμενο να υπάρχουν και άλλες διαφορές στη μορφή της καμπύλης που προκύπτουν από την ποικιλομορφία.

Πρέπει να τονιστεί ότι μέσα στους πληθυσμούς δεν είναι δυνατόν να καθοριστούν ακριβώς οι τιμές της κληρονομησιμότητας (το ποσοστό της ποικιλότητας που οφείλεται στο γονότυπο) και συνεπώς είναι ανορθόδοξο να κάνουμε συγκρίσεις μεταξύ πληθυσμών. Τέτοιες συγκρίσεις επιχειρήθηκαν μεταξύ μαύρων και λευκών Βορειοαμερικάνων σε ότι αφορά το δείκτη ευφυΐας I.Q., όπου έγινε προσπάθεια να τεκμηριωθεί με γενετικό τρόπο η υποτιθέμενη ανωτερότητα των λευκών, πράγμα απαράδεκτο και επιστημονικά αβάσιμο.

... ότι πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής

¨  Προσαρμογή είναι η ιδιότητα του οργανισμού να είναι έτσι κατασκευασμένος ώστε να μπορεί να επιβιώσει στο περιβάλλον του και ν’ αφήσει απογόνους. Με άλλα λόγια προσαρμογή είναι το «ταίριασμα» του οργανισμού με το περιβάλλον του.

¨  Λέμε ότι οι δομές και οι λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών δείχνουν τάση για προσαρμογή ή κατεύθυνση προς ορισμένο σκοπό, όταν αποδεικνύεται ότι συμβάλλουν στην επιβίωση ή την αναπαραγωγή των ατόμων, πράγμα που κάνει δυνατή την επιβίωση του είδους. Η τάση για προσαρμογή εξελίχθηκε, διατηρείται και συχνά βελτιώνεται με την φυσική επιλογή.

¨  Ο Μεντελικός μηχανισμός της κληρονομικότητας έχει τρομερά μεγάλες δυνατότητες να παράγει πάντοτε νέους γονιδιακούς συνδυασμούς. Αν υποθέσουμε ότι στον κόσμο υπάρχουν 1.000 διαφορετικά γονίδια και ότι το κάθε γονίδιο υπάρχει σε 10 διαφορετικές παραλλαγές ή αλληλόμορφα, τότε ο αριθμός των γαμετών με διαφορετικούς συνδυασμούς που είναι δυνατός θα είναι 10¹⁰⁰⁰. Αυτό είναι κάτι το καταπληκτικό, αν σκεφτεί κανείς ότι ο υποατομικός αριθμός σωματιδίων στο Σύμπαν είναι γύρω στο 10⁷⁸. Στη φύση δεν πραγματοποιούνται όλοι οι μαθηματικά δυνατοί συνδυασμοί, αλλά μόνο αυτοί που είναι κατάλληλοι για τη ζωή σε μερικά περιβάλλοντα. Μερικοί συνδυασμοί θα είναι περισσότερο πετυχημένοι από άλλους, θα έχουν δηλαδή μεγαλύτερη Δαρβινική προσαρμογή ή προσαρμοστική τιμή. Μπορούμε λοιπόν να φανταστούμε την  ποικιλομορφία  των  ζωντανών   μορφών  ως  ένα   μεγάλο  αριθμό

προσαρμοστικών κορυφών που αντιστοιχούν στο μεγάλο αριθμό των τρόπων ζωής πάνω στον πλανήτη μας.

¨  Η προσαρμοστική σπουδαιότητα ορισμένων χαρακτηριστικών μπορεί να διαπιστωθεί από έμμεσα, αλλά οπωσδήποτε πειστικά δεδομένα. Πολύ γνωστά παραδείγματα προσαρμογών είναι αυτά των φυτών της ερήμου, όπως η ελάττωση της επιφανείας εξατμίσεως των φύλλων, η μετατροπή των φύλλων σε αγκάθια, η ανάπτυξη χνουδιού ή κεριού για κάλυψη της επιδερμίδας, η ύπαρξη χλωροφύλλης στα επιφανειακά στρώματα του φλοιού και η ευσαρκία των φύλλων, κλαδιών και βλαστών. Οι καταπληκτικές ομοιότητες ανάμεσα στους Αμερικανικούς κάκτους και τα Αφρικανικά ευφόρβια είναι εντυπωσιακά παραδείγματα εξελικτικής σύγκλισης.  Ένα άλλο παράδειγμα αφορά τις χρωματικές προσαρμογές, που βοηθούν τους οργανισμούς να προφυλάσσονται από τους εχθρούς τους και άλλοτε να προσελκύουν άλλους οργανισμούς, οι οποίοι τους διευκολύνουν στη γονιμοποίησή τους. Μπορούμε να αναφέρουμε τα ορχεοειδή που μιμούνται ένα έντομο για να επιτύχουν τη γονιμοποίηση τους και την ακρίδα που καμουφλάρεται αριστοτεχνικά στα πράσινα μέρη των φυτών. Το πιο όμως εντυπωσιακό παράδειγμα είναι αυτό των αναλόγων οργάνων, δομών δηλαδή εντελώς άσχετων μεταξύ τους που έχουν προσαρμοστεί για τη εξυπηρέτηση της ίδια λειτουργίας. Τα φτερά των πουλιών και τα φτερά των εντόμων, έχουν εντελώς διαφορετική ανατομία και προέλευση κατά την εμβρυολογία, όμως έχουν παρόμοιο σχήμα, γιατί εξυπηρετούν την πτητική τους ικανότητα. Με τον ίδιο τρόπο οι φώκιες (θηλαστικά) και οι πιγκουΐνοι (πτηνά), λόγω της ανάγκης τους να κολυμπούν έχουν αναπτύξει παρόμοιο σχήμα και τα άκρα τους έχουν εξελιχθεί σε πτερύγια. Επίσης, τα δελφίνια και οι φάλαινες (θηλαστικά), έχουν μετατρέψει τα άκρα τους σε πτερύγια που μοιάζουν με αυτά των ψαριών.

¨  Άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα προσαρμογής είναι το σχήμα  των δοντιών των θηλαστικών, που έχει διαμορφωθεί ανάλογα με την δίαιτά τους. Έτσι, τα σαρκοφάγα έχουν μεγάλους κυνόδοντες, που λείπουν από τα μεγάλα χορτοφάγα. Μπορούμε να αναφέρουμε επίσης, ως παραδείγματα προσαρμογής τα κέρατα, τα νύχια, τα δόντια που χρησιμοποιούνται  σαν   αμυντικά   μέσα   στα    ζώα,  τις   ηλεκτρικές

εκκενώσεις μερικών ψαριών των τροπικών περιοχών, τις δηλητηριώδεις ουσίες (αλκαλοειδή, κυάνιο), τις ενοχλητικές ουσίες (αιθέρια έλαια) και τα αγκάθια που αποτελούν μέσα άμυνας των φυτών από τα φυτοφάγα. Οι έλικες (μετασχηματισμένα φυτά), οι εναέριες ρίζες που κολλούν το φυτό σε κάθετες επιφάνειες, οι βλαστοί που συμπλέκονται αποτελούν προσαρμογές των αναρριχητικών φυτών. Τα φύλλα της Σαγιττάριας, του υδροχαρούς φυτού που φυτρώνει και στη χώρα μας, είναι ένα χτυπητό παράδειγμα προσαρμογής. Το σχήμα των φύλλων, όταν αυτά βρίσκονται πάνω στην επιφάνεια του νερού, είναι στρόγγυλο, όταν βυθίζονται στο νερό είναι μακρόστενο, για να απορροφούν θρεπτικά συστατικά από το νερό, ενώ τα εναέρια φύλλα είναι σα βέλη και είναι προσαρμοσμένα να δέχονται τις ηλιακές ακτίνες. Στην πανέμορφη φασκομηλιά το μήκος του υπέρου είναι το μεγαλύτερο, μέχρι και τριπλάσιο, από το μήκος των ανθήρων. Το χαρακτηριστικό αυτό τη βοηθά να αποφεύγει την αυτογονιμοποίηση. Μπορούν να αναφερθούν πάρα πολλά παραδείγματα προσαρμογών. Όπου και να στρέψουμε το βλέμμα μας θα δούμε προσαρμογές ζωντανών οργανισμών, στα πλαίσια της ικανότητα τους να επιβιώνουν στις διαφορετικές κλιματικές, εδαφικές και άλλες συνθήκες του περιβάλλοντος.

Εργασία της σελίδας 188 του σχολικού βιβλίου

Να ονομάσετε τους οργανισμούς που βλέπετε στις εικόνες και να περιγράψετε το περιβάλλον στο οποίο ζει ο καθένας από αυτούς.

Απάντηση

α) Αυτοκρατορικός πιγκουΐνος: Ζει στις παγωμένες ακτές τις Ανταρκτικής. Είναι προικισμένος με κατάλληλα εφόδια για να αντιμετωπίζει το φονικό ψύχος των -40 °C. Eπιπλέον, οι πιγκουΐνοι είναι προσαρμοσμένοι στη θαλάσσια διαβίωση, ικανότατοι κολυμβητές, αλλά και ενταγμένοι στην αποικιακή ζωή. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η μεγάλες συναθροίσεις τους, που αριθμούν χιλιάδες μέλη, προκειμένου να αντιμετωπίσουν τις σφοδρές χιονοθύελλες, αλλά και οι ατέλειωτες φυσαλίδες που εκσφεντονίζονται μέχρι και δύο μέτρα πάνω από το νερό, προκειμένου να αποφύγουν τους εχθρούς τους, όπως τις φώκιες-λεοπαρδάλεις.

β)Νούφαρα: Είναι υβρόβια φυτά, με μεγάλα φύλλα που επιπλέουν. Στερεώνονται στο βυθό με τις ρίζες τους εκεί που υπάρχουν αρκετές θρεπτικές ουσίες, ενώ τα φύλλα τους φτάνουν στην επιφάνεια στερεωμένα σε πολύ μακρούς μίσχους. Τα λουλούδια έχουν 5 σέπαλα, διπλό περιάνθιο, πολυάριθμους στήμονες και 3 ή περισσότερα καρπόφυλλα.

γ) Κακτοειδή: Είναι δικοτυλήδονα φυτά, ακανθωτά, ποώδη και συνήθως σαρκώδη με περίεργα και ποικίλα σχήματα, με ωραιότατα λουλούδια που κρατούν πολλές φορές μόνο μια μέρα και σε μερικά μόνο μια νύχτα. Ευδοκιμούν στις θερμές ερημικές, τροπικές και υποτροπικές περιοχές της Αμερικανικής ηπείρου. Έχουν μεγάλη αντοχή στην ξηρασία.  Τα   φύλλα  τους   είναι  πολύ  λίγα  και  ατροφικά  και   συχνά

μετατρέπονται σε αγκάθια. Οι δύσκολες συνθήκες στους τόπους επιβίωσης τους ανάγκασαν τα φυτά να προσαρμοστούν και να αναπτύξουν την ειδική κατασκευή του σώματος τους. Οι βλαστοί είναι πραγματικές αποθήκες νερού, ενώ η μετατροπή των φύλλων σε αγκάθια περιόρισαν στο ελάχιστο τις απώλειες νερού.

δ) Καμήλα: Ζώο θηλαστικό που ανήκει στα μηρυκαστικά της οικογένειας των καμηλιδών. Ξεχωρίζουμε δύο είδη καμήλας την βακτριανή και τη δρομάδα, που και οι δύο προήλθαν από την άγρια καμήλα, που ακόμη και σήμερα τη συναντά κανείς στις ερήμους της Μογγολίας και της Σαχάρας. Η βακτριανή καμήλα έχει δύο υβούς (καμπούρες) και ζει στη Ταταρία, στη Κριμαία, στη Κινά, στη Μικρά Ασία και στην Περσία. Η δρομάδα καμήλα, είναι λίγο ψηλότερη με ένα υβό, και κατάγεται από την Αραβία, από όπου εξαπλώθηκε στην Αίγυπτο και προπάντων στη Σαχάρα, στο Σουδάν, τη Σενεγαμβία και αλλού. Στο στομάχι της καμήλας υπάρχει ένας τεράστιος σάκος με πολλές πτυχώσεις, η υδαταποθήκη, που επιτρέπει στο ζώο να αντέχει στη δίψα κατά τις πολυήμερες πορείες της στη έρημο. Επιπλέον, ο υβός, που σχηματίζεται με αλλεπάλληλες σκληρές πτυχώσεις του δέρματος και λιπαρών σαρκωμάτων, πιστεύεται ότι είναι αποθήκες τροφής.

ε) Γίδες ή κατσίκες ή αίγες: Μηρυκαστικά ζώα, που ο άνθρωπος τα εκτρέφει για το γάλα τους και το κρέας τους. Το όνομα δίνεται στο θηλυκό, ενώ το αρσενικό λέγεται τράγος. Είναι λιτοδίαιτο ζώο και ανθεκτικό στην ξηρασία, μπορεί και σκαρφαλώνει και στις πιο απόμακρες και δυσκολοδιάβατες περιοχές και εκτρέφεται σ΄ όλες τις άγονες περιοχές.

Ανθεκτικότητα στα Εντομοκτόνα - Βιολογική καταπολέμηση.

Ένας σημαντικός αριθμός ζωικών και φυτικών ειδών είναι βλαβερά. Μερικά απ’ αυτά βλάπτουν τον άνθρωπο ως παράσιτα ή φορείς ασθενειών, ενώ πολύ περισσότερα βλάπτουν τα καλλιεργούμενα φυτά και τις άλλες πηγές τροφής. Ο έλεγχος των βλαβερών αυτών οργανισμών αποτελεί τεράστια ανάγκη και αποβλέπει στο μεγαλύτερο δυνατό περιορισμό της αφθονίας αυτών των ειδών ή ακόμα και στην πλήρη εξαφάνισή τους. Οι περισσότερες τεχνικές ελέγχου χρησιμοποιούν διάφορα χημικά, εντομοκτόνα και μυκητοκτόνα, μερικά από τα οποία είναι εξαιρετικά ισχυρά. Όμως, αυτό που συνέβη είναι ότι, με την πάροδο του χρόνου εξελίχτηκαν στελέχη των βλαβερών οργανισμών που αντέχουν στις ειδικές χημικές ουσίες, με συνέπεια να χρησιμοποιείται όλο και μεγαλύτερη ποσότητα των εντομοκτόνων, ενώ ταυτόχρονα στα χημικά εργαστήρια αναπτύσσονται νέες πιο δραστικές χημικές ουσίες. Το εντομοκτόνο λειτουργεί στην περίπτωση αυτή ως παράγοντας επιλογής για τα έντομα.

Το πρώτο παράδειγμα ανθεκτικότητας στα εντομοκτόνα εμφανίστηκε στα 1914, όποτε διαπιστώθηκε ότι ένας πληθυσμός του εντόμου κοκκοειδές Aonidiella aurantiae, που προσβάλλει τα εσπεριδοειδή, παρουσίαζε ανθεκτικότητα στις αναθυμιάσεις υδροκυανίου, που ως τότε χρησιμοποιούνταν για την καταπολέμηση του εντόμου. Με παρόμοιο τρόπο η εκτενή χρήση και κατάχρηση του DTT είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ανθεκτικών στελεχών εντόμων σε πολλές χώρες του κόσμου. Το ίδιο συνέβη για τις χημικές ουσίες διελδρίνη, μαλαθείο, καρβαμιδικά και θειική νικοτίνη. Η ανθεκτικότητα αυτή μπορεί να οφείλεται σε ένα απλό γονίδιο ή μπορεί να είναι πολυγονιδιακή. Έχει παρατηρηθεί ότι, όταν σταματήσει η χρήση ενός ορισμένου εντομοκτόνου, η πίεση της επιλογής   που   ευνοούσε  τα   αλληλόμορφα  για   την    ανθεκτικότητα

χαλαρώνεται και μάλιστα μπορεί να αντιστραφεί προς  όφελος των αρχικών αλληλομόρφων για την ευαισθησία. Τελικά όμως η πλήρης ευαισθησία δεν αποκαθίσταται πλήρως.

Επίσης, ένα σημαντικό πρόβλημα, που προκύπτει από την χρήση των εντομοκτόνων είναι η διατάραξη της οικολογικής ισορροπίας με την καταστροφή της τροφικής αλυσίδας εντόμων, πτηνών, κ.ά.. Η δράση και οι συνέπειες της χρήσης του DTT, αναφέρθηκαν εκτενώς στο κεφάλαιο της Οικολογίας. Επιπλέον, τα εντομοκτόνα, περνάνε στους καρπούς των δέντρων και επιβαρύνουν την υγεία των καταναλωτών. Πολλές από τις χημικές ουσίες που πέφτουν στο έδαφος καταστρέφουν τους μικροοργανισμούς και στη συνέχεια περνάνε στον υδροφόρο ορίζοντα και καταλήγουν στα πηγάδια, στις πηγές, στα ποτάμια, στις λίμνες και στις θάλασσες προξενώντας τεράστια καταστροφή.

Σήμερα, για να αποφευχθούν οι αρνητικές επιπτώσεις της χρήσης των εντομοκτόνων και των άλλων δραστικών χημικών ουσιών χρησιμοποιούνται εναλλακτικοί τρόποι αντιμετώπισης των εντόμων, περισσότερο φιλικών για το περιβάλλον και τον άνθρωπο.

Η ολοκληρωμένη διαχείριση επιβλαβών οργανισμών (Integrated Pest Management, IPM) περιλαμβάνει ένα συνδυασμό μεθόδων με στόχο τη διατήρηση του πληθυσμού των εντόμων σε χαμηλό επίπεδο, έτσι ώστε να προστατεύεται η γεωργική παραγωγή.

Στις μεθόδους αυτές περιλαμβάνεται ο «βιολογικός έλεγχος» ή «βιολογική καταπολέμηση», που αναφέρεται στη χρησιμοποίηση από τον άνθρωπο αρπακτικών, παρασίτων και παθογόνων εντόμων για την άμεση καταπολέμηση και το περιορισμό των πληθυσμών των επιζήμιων εντόμων και ακάρεων των καλλιεργειών. Το μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου είναι ότι οι πληθυσμοί των βλαβερών εντόμων ελαττώνονται καθ’ όλη τη καλλιεργητική περίοδο και όχι μόνο παροδικά, όπως συμβαίνει στη χημική καταπολέμηση.

Από πολλά χρόνια πριν, η έρευνα είχε στραφεί στη θανάτωση των συμβιωτικών βακτηρίων των εντόμων, με αντιβιοτικά. Ο ρόλος των συμβιωτικών μικροοργανισμών είναι πολύ σημαντικός, αφού με αυτό το τρόπο τα έντομα συμπληρώνουν τη διατροφή τους με βασικούς μεταβολίτες και ουσίες που δεν μπορούν τα ίδια να συνθέσουν.

Άλλη μέθοδος καταπολέμησης είναι η παρεμπόδιση της σύζευξης «mate disruption», κατά την οποία χρησιμοποιούνται συνθετικές φερομόνες που διακόπτουν τη σεξουαλική επικοινωνία των εντόμων, παραπλανώντας τα. Επίσης είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν ουσίες που προκαλούν ή παρεμποδίζουν την ωοτοκία ή επηρεάζουν την εκκολαπτικότητα ή τη βιωσιμότητα. Στα πλαίσια αυτά είναι και η χρησιμοποίηση φυσικών ουσιών, προϊόντα του μεταβολισμού των φυτών ή των μικροοργανισμών, που επηρεάζουν τα βλαβερά έντομα και περιορίζουν το πληθυσμό τους. Τέτοιες ουσίες είναι οι αντιμεταβολίτες, που είναι χαμηλής τοξικότητας για τα θηλαστικά και ασφαλείς για το περιβάλλον. Η εφαρμογή αυτών των ουσιών στο Δάκο της ελιάς, σε πειραματικό επίπεδο, είχε αποτελέσματα αξιόλογα, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Δάκος της ελιάς : Θεωρείται ο σημαντικότερος εχθρός της ελιάς στη λεκάνη της μεσογείου. Το τέλειο έχει μήκος 5 χιλιοστά, το κεφάλι του είναι ξανθοκίτρινο, με σύνθετα μάτια, που έχουν πράσινες μεταλλικές ανταύγειες, ο θώρακας είναι κιτρινόφαιος, με τρεις στενές, φαιές λωρίδες. Η προνύμφη του είναι υπόλευκη, έχει κωνικό σχήμα και έχει μήκος 8 χιλιοστά. Το έντομο αυτό προξενεί πολλές ζημιές στις ελαιοκαλλιέργειες και έχει 4-5 γενιές κάθε χρόνο. Το ακμαίο έντομο γεννά τα αυγά του μέσα στους καρπούς και οι νεαρές προνύμφες που εκκολάπτονται τρέφονται από το μεσοκάρπιο ανοίγοντας στοές. Ο καρπός συνήθως  πέφτει,  αφού οι προνύμφες ανοίξουν  μια  μεγάλη  οπή

εξόδου. Οι προσβεβλημένοι καρποί έχουν μικρότερη απόδοση σε λάδι, που είναι κακής απόδοσης, λόγω της δυσάρεστης οσμής του.

Για τη καταπολέμηση του Δάκου της ελιάς και τη προστασία της ελαιοπαραγωγής έχει γίνει αρκετά σημαντική πρόοδος κυρίως στις χώρες της Μεσογείου. Στις μεθόδους που έχουν εφαρμοστεί περιλαμβάνονται η δειγματοληψία και πληθυσμιακή παρακολούθηση με παγίδες, η μέθοδος εξάπλωσης στείρου αρσενικού, η διακοπή συμβίωσης, τα εντομοκτόνα και βέβαια ο βιολογικός έλεγχος και η χρήση αντιμεταβολιτών.

Η βιολογική καταπολέμηση έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος και στην Ελλάδα, μετά τις επιτυχείς προσπάθειες του Monastero, 1967. Πειράματα εκτροφής ωφέλιμων εντόμων έχουν πραγματοποιηθεί στο Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο και στο Εντομοτροφείο Λυκόβρυσης του Υπουργείου Γεωργίας. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το παράσιτο Opius concolor, ένα μικρό κολεόπτερο, μήκους 3 χιλιοστών. Το ακμαίο τοποθετεί τα λευκοκίτρινα αυγά του πάνω ή μέσα στο καρπό της ελιάς. Η προνύμφη, που εκκολάπτεται, μπαίνει στο μεσοκάρπιο και βρίσκει τη προνύμφη του Δάκου, την οποία νεκρώνει και τρέφεται από αυτή, μέχρι να φτάσει στο στάδιο της νύμφωσης, οπότε και εξέρχεται από το καρπό. Κατά τα έτη 1978- 1980 έγιναν σταδιακές απελευθερώσεις του παρασίτου από το Εντομοτροφείο της Λυκόβρυσης σε 6000 δέντρα στη περιοχή της Αττικής, με πάρα πολύ καλά αποτελέσματα στη μείωση του πληθυσμού του Δάκου.  Η χρησιμοποίηση παγίδων για τη καταπολέμηση των εντόμων είναι μια μέθοδο  που μπορεί να έχει πολύ καλά αποτελέσματα, αφού με κατάλληλες ουσίες μπορούμε να έχουμε τη μαζική προσέλκυση των εντόμων και τη θανάτωσή τους μέσα στις παγίδες.

Παγίδες καταπολέμησης: Οι παγίδες είναι ειδικές κατασκευές, με τις οποίες  γίνεται  προσέλκυση, παγίδευση και  επιλεκτικά  θανάτωση  των

εντόμων. Ανάλογα με το σκοπό της χρησιμοποίησης τους οι παγίδες διαχωρίζονται σε δύο τύπους: αυτές για τη προσέλκυση των εντόμων, τη κατακράτηση και τη παρακολούθηση των πληθυσμών τους και αυτές για τη προσέλκυση και θανάτωση των εντόμων. Για τη προσέγγιση των εντόμων χρησιμοποιούνται τροφικά προσελκυστικά ή προσελκυστικά φύλου σε συνδυασμό με το κατάλληλο χρωματισμό και το σχήμα. Η εξουδετέρωση των εντόμων που εισχωρούν στη παγίδα μπορεί να γίνει με μηχανικό ή χημικό τρόπο.

Με τη χρησιμοποίηση των παγίδων για τη καταπολέμηση των επιβλαβών για τη γεωργία εντόμων αποφεύγεται η επαφή των εδώδιμων μερών του φυτού με τις τοξικές ουσίες και αντιμετωπίζεται το πρόβλημα των τοξικών υπολειμμάτων. Όμως η είσοδος των ουσιών αυτών στη τροφική αλυσίδα και οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον δεν αποφεύγεται εντελώς. Αυτό γίνεται γιατί τα νεκρά έντομα χρησιμοποιούνται για τροφή άλλων εντόμων ή πουλιών.

Έτσι, διαμορφώνεται επιτακτικά η ανάγκη να χρησιμοποιηθούν για τη θανάτωση των εντόμων στις παγίδες απόλυτα ασφαλείς ουσίες για το περιβάλλον.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΕΡΓΑΣΙΕΣ (του σχολικού βιβλίου)

1) Γιατί το γεγονός ότι τα φύλλα πέφτουν από την καρυδιά το χειμώνα θεωρείται προσαρμογή;

Απάντηση

Η καρυδιά ανήκει στα φυλλοβόλα δέντρα, δηλαδή ρίχνει τα φύλλα της στο τέλος κάθε βλαστητικής περιόδου. Η φυλλόπτωση πραγματοποιείται ως μεταβολών που συμβαίνουν σε  μια εξειδικευμένη, εγκάρσια ζώνη της βάσεως του φύλλου, τη ζώνη αποκοπής. Η φυσιολογική αυτή λειτουργία ελέγχεται ορμονικά. Οι φυτικές ορμόνες που εμπλέκονται στη φυλλόπτωση είναι οι αψιζίνες, με κυριότερο αντιπρόσωπο το αψιζινικό οξύ, αλλά και οι αυξίνες με τις γιββερελίνες. Οι ίδιες αυτές ορμόνες προκαλούν την πτώση των καρπών, αλλά και την έναρξη του λήθαργου στα σπέρματα και τους οφθαλμούς. Η φυλλόπτωση είναι συνεπώς μια προσαρμογή, που έχει σκοπό να προστατεύσει το δέντρο από τις χαμηλές θερμοκρασίες και τις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

2) Η αμυγδαλιά έχει πολύ βαθιές ρίζες. Σε τι, κατά τη γνώμη σας, την εξυπηρετεί το γεγονός αυτό;

Απάντηση

Η αμυγδαλιά αναπτύσσεται σε ξερά και πετρώδη εδάφη. Στα υγρά μέρη σαπίζουν οι ρίζες της και ξεραίνεται εύκολα. Οι πολύ βαθιές ρίζες εξυπηρετούν  συνεπώς  την πρόσληψη  νερού και θρεπτικών συστατικών

από τα βαθύτερα στρώματα των ξερών εδαφών, που η αμυγδαλιά ευδοκιμεί.

3) Η ζέβρα έχει ραβδώσεις. Σε τι εξυπηρετεί το γεγονός αυτό;

Απάντηση

Ο τιγροειδής ίππος (ζέβρα), ζει στην Κεντρική και Ανατολική Αφρική. Έχει σ’ όλο της το σώμα, εκτός από πίσω μέρος, κάθετες διαδοχικές ραβδώσεις μαύρες και άσπρες ή μαύρες και κίτρινες. Οι ραβδώσεις αποτελούν χρωματική προσαρμογή στο περιβάλλον που διαβιώνει η ζέβρα. Πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι η τροπική σαβάνα χαρακτηρίζεται από μεγάλες λιβαδικές εκτάσεις με διάσπαρτα δέντρα ή συστάδες δέντρων. Επομένως, ένα μεγαλόσωμο σχετικά ζώο δεν είναι εύκολο να «κρυφτεί». Η ζέβρα μπορεί να καμουφλάρεται ανάμεσα στα δέντρα αφού οι ραβδοειδείς μαύρες αποχρώσεις «δένουν» με τα κλαδιά και τους κορμούς των δέντρων. Επιπλέον, οι παχιές, μαύρες ταινίες που διασχίζουν το σώμα της διασπούν τη σιλουέτα της σ’ ένα αριθμό φαινομενικά ασύνδετων μεταξύ τους τμημάτων. Στο επάνω μέρος του σώματός της και στις πλευρές φαίνονται παχύτερες απ’ ότι στην κοιλιά. Αυτός ο «διακοπτόμενος» χρωματισμός δίνει ασυνήθιστη εικόνα και παραπλανά τους εχθρούς της ζέβρας. Τον ίδιο ρόλο παίζουν οι χρωματιστές κηλίδες στο σώμα της καμηλοπάρδαλης. Επίσης, οι τίγρεις και οι λεοπαρδάλεις, αξιοποιώντας παρόμοιους ραβδοειδείς ή κηλιδωτούς χρωματισμούς, δεν γίνονται εύκολα αντιληπτές και πλησιάζουν ευκολότερα την λεία τους. 

4) Βάλετε ένα τίτλο στην εικόνα της φωτογραφίας.

Απάντηση

Μερικοί τίτλοι που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε, είναι οι εξής: καμουφλάζ, μίμηση του περιβάλλοντος, κάλυψη.

Στην εικόνα έχουμε μια τέλεια περίπτωση χρωματικής μίμησης του περιβάλλοντος, από ένα ψάρι που ταυτίζεται απόλυτα με τον χρωματισμό του πυθμένα. Στα τεχνάσματα της μίμησης του περιβάλλοντος καταφεύγουν και οι πιο αδύναμοι και οι πιο ισχυροί οργανισμοί, προκειμένου να αμυνθούν ή να βελτιώσουν τις επιδόσεις τους, αντίστοιχα. Υπάρχουν απομιμήσεις σχήματος (ομοτυπία), χρώματος (ομοχρωμία) και συμπεριφοράς. Όλες είναι αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής και είναι «γραμμένες» στο γενετικό υλικό των διαφόρων οργανισμών.

5) Οι παπαρούνες έχουν πάρα πολλούς σπόρους. Να αιτιολογήσετε αυτό το μεγάλο αριθμό.

Απάντηση

Η παπαρούνα είναι δικοτυλήδονο φυτό της οικογενείας των παπαβεριδών ή νηκωνιδών, που περιλαμβάνει 100 περίπου είδη. Είναι πόα με γαλακτώδη χυμό, τριχωτό ή εντελώς λείο κορμό και 1-3 οδοντωτά φύλλα. Τα άνθη είναι μεγάλα σε μικρό ποδίσκο και δύο σέπαλα. Οι γυρεόκοκκοι μεταφέρονται με τον αέρα ή τα έντομα πάνω στο στίγμα του υπέρου του άνθους. Ο καρπός της παπαρούνας είναι διογκωμένη πορόκαψα.  Τα σπέρματα μεταφέρονται  με τον αέρα  μετά  την διάρρηξη

της κάψας. Ο μεγάλος αριθμός των γυρεόκοκκων και των σπερμάτων έχει σχέση με το γεγονός ότι η μεταφορά τους γίνεται με τον άνεμο.

Σημείωση: Η έννοια του σπόρου αφορά κυρίως τα ειδικά πολλαπλασιαστικά κύτταρα που λειτουργούν κυρίως αφυλετικά στα φύκη και τους μύκητες. Μια κατηγορία σπορίων παράγεται κατά την φυλετική αναπαραγωγή (μικροσποριοκύτταρα, μειοσπόρια) στη διαδικασία δημιουργίας των γυρεόκοκκων. Η λέξη σπόρος χρησιμοποιείται επίσης στην καθημερινή αγροτική διάλεκτο για τα σπέρματα. Η εικόνα  του βιβλίου μας δείχνει το άνθος της παπαρούνας και αναφέρεται στους σπόρους εννοώντας, ίσως, τους γυρεόκοκκους. Τα σπέρματα υπάρχουν στον καρπό της παπαρούνας. Η Βιολογία ως επιστήμη είναι ιδιαίτερα ελκυστική και προσιτή, αλλά απαιτείται η χρησιμοποίηση της ορολογίας και των εννοιών με ακρίβεια για να μην γίνονται λάθη και παρανοήσεις.

6) Παρατηρήστε τις εικόνες προσεκτικά

– να περιγράψετε τις προσαρμογές που έχουν σχέση με το πέταγμα

– να αναφέρετε κάποιους οργανισμούς που σε συγκεκριμένη φάση της ζωής τους πετάνε

– να συλλέξετε έντομα και σπόρους που έχουν «πτητική συσκευή».

Απάντηση

– Στους ζωικούς οργανισμούς οι προσαρμογές που έχουν σχέση με το πέταγμα είναι δομές με διαφορετική ανατομία και προέλευση, αλλά με παρόμοιο σχήμα, αφού εξυπηρετούν την ίδια λειτουργία. Οι πτέρυγες των εντόμων και των πτηνών είναι πτητικές συσκευές. Παρόμοια με τις πτέρυγες των πτηνών είναι οι πτέρυγες της νυχτερίδας (θηλαστικό). Οι πτέρυγες των εντόμων διαφέρουν μεταξύ τους, είναι λεπτές μεμβρανώδεις ή σκληρές κεράτινες (έλυτρα), ενώ άλλα είδη έχουν πτέρυγες που μοιάζουν με δέρμα. Οι φτερούγες των πτηνών εμπεριέχουν το σκελετό, που αποτελείται από ομόλογα σκελετικά στοιχεία με τα εμπρόσθια άκρα των θηλαστικών και τα φτερά που παράγονται από το δέρμα  και  καθιστούν  δυνατή  την  πτήση. Τα  φτερά   των   φτερούγων διακρίνονται σε ευμεγέθη, ερετικά και σε μικρότερα, στέγαστρα. Τα φτερά της ουράς τα οποία χρησιμεύουν σαν πηδάλιο, καλούνται πηδαλιώδη. Επιπλέον, στα πτηνά ο ελαφρύς σκελετός και η ύπαρξη των εσωτερικών οργάνων κοντά στο κέντρο βάρος του σώματός τους αποτελούν προσαρμογές που βοηθούν την πτητική ικανότητα. Οι πτέρυγες της νυχτερίδας αποτελούνται από τα σκελετικά στοιχεία και τους μεμβρανώδεις σχηματισμούς που βρίσκονται ανάμεσα στα μπροστινά και πίσω πόδια, χάρη στους οποίους μπορεί να πετά.

Στους φυτικούς οργανισμούς υπάρχουν πτητικές προσαρμογές στους γυρεόκοκκους και στα σπέρματα που μεταφέρονται με τον αέρα. Αναφέρουμε ως παράδειγμα τους γυρεόκοκκους των πεύκων, που είναι πολύ ελαφροί και ευμετακίνητοι γιατί διαθέτουν δύο αεροφόρους θαλάμους, σαν πτερύγια, που διευκολύνουν τη διασπορά τους με τον άνεμο σε μεγάλες αποστάσεις. Επίσης, τα σπέρματα της λεύκας περιβάλλονται από χνούδι που παρασύρεται από τον αέρα σε μεγάλες αποστάσεις.

– Εκτός από τον Πήτερ Παν που ανακάλυψε ότι μπορούσε να πετάξει, οι οργανισμοί που σε συγκεκριμένη φάση της ζωής τους πετάνε είναι τα έντομα. Ο κύκλος  της ζωή των περισσοτέρων εντόμων περνάει από τη εκκόλαψη, στην λάρβα, στην πούπα και στην  νυμφοποίηση, όπου έχουμε το τέλειο έντομο που μπορεί να πετάξει. Με άλλα λόγια οι κάμπιες ή τα «σκουλήκια», που βρίσκουμε σε μερικούς καρπούς (κεράσια, ελιές, κ.λ.π.) είναι οι προνύμφες των εντόμων. Οι νεοσσοί των πουλιών δεν μπορούν να πετάξουν παρά  μόνο μετά από κάποιο χρονικό διάστημα.

– Ο μαθητής θα πρέπει να συλλέξει έντομα και σπέρματα, που έχουν  πτητική συσκευή και να καταγράψει τις παρατηρήσεις του.

... ότι πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής

¨    Η εξελικτική ιστορία του ανθρώπου είναι πρόσφατη και μικρή, περίπου 3 ή 4 εκατομμύρια χρόνια, σε σχέση με την εξελικτική ιστορία των Σπονδυλόζωων, που φτάνει τα 450 εκατομμύρια χρόνια. Ο άνθρωπος ανήκει στα ανώτερα θηλαστικά, στα Πρωτεύοντα, που περιλαμβάνει επίσης τους μεγάλους Αφρικανικούς πιθήκους ή πογγίδες και τους προπιθήκους, Λεμούριους και Τάρσιους. Τα πρωτεύοντα έχουν μια εξελικτική ιστορία που αρχίζει στο Ανώτερο κρητιδικό και το πρώιμο Παλαιόκαινο, δηλαδή πριν από περίπου 70 εκατομμύρια χρόνια. Τα πρωτεύοντα χαρακτηρίζονται από: τα μακριά και ευκίνητα άκρα με αντιτακτό τον αντίχειρα, τα μακριά δάκτυλα με πλατιά νύχια, την στερεοσκοπική και έγχρωμη όραση, τον ανεπτυγμένο εγκέφαλο.

¨    Τα πρώτα πρωτεύοντα, οι αρχαϊκοί πίθηκοι, που αποκαλούνται σήμερα Πλεσιανταπίμορφα, εμφανίστηκαν κατά την Παλαιόκαινο εποχή (65-53 εκατομμύρια χρόνια πριν). Στα πρωτεύοντα τα κατατάσσει μόνο ο οδοντικό τους τύπος, αφού όλα τα άλλα χαρακτηριστικά των Πρωτευόντων δεν είναι εμφανή. Απολιθώματά τους έχουν βρεθεί σε θέσεις της δυτικής Βόρειας Αμερικής και της Ευρώπης. Τα χαρακτηριστικά τους μοιάζουν με αυτά των σύγχρονων Τουπάϊων, που άλλοι  κατατάσσουν  στα   πρωτεύοντα  και  άλλοι  στα   εντομοφάγα

θηλαστικά. Στη εποχή του Ηώκαινου (53-47 εκατομμύρια χρόνια πριν), έκαναν την εμφάνισή τους τα Ευπρωτεύοντα, που τα απολιθωματικά τους ευρήματα τα κατατάσσουν σε δύο οικογένειες: την Adapidae, που οι αντιπρόσωποί της μοιάζουν με τους σημερινούς Λεμούριους και την Οmomyidae, που οι αντιπρόσωποί της έχουν ομοιότητες με του σημερινούς Τάρσιους. Έτσι, στο πρώιμο Ηώκαινο υπάρχουν δύο χαρακτηριστικοί τύποι μορφότυποι, που μοιάζουν σε πολλά σημεία με τις σωζόμενες υποτάξεις Πρωτευόντων, στους Στρεψίρρινους (που περιλαμβάνουν τα Λεμουριόμορφα και τα Λορισίμορφα) και τους Απλόρρινους (που περιλαμβάνουν τους Τάρσιους και τα Ανθρωποειδή).

¨    Το Ολιγόκαινο (37-25 εκατομμύρια χρόνια) είναι η πιο σημαντική περίοδος στην εξέλιξη των Πρωτευόντων. Οι δραματικές κλιματολογικές αλλαγές, η πτώση της θερμοκρασίας, η αύξηση των παγετώνων, η υποχώρηση των ωκεανών, είχαν ως αποτέλεσμα την εξαφάνιση των πρωτευόντων του ηώκαινου, από τις περισσότερες περιοχές της γης. Τα απολιθώματα αυτής της περιόδου προέρχονται από την περιοχή της Αιγύπτου Fayum. Στα ευρήματα αυτά έχουν αναγνωριστεί 7 γένη και 12 είδη πρωτευόντων, που κατατάσσονται σε τουλάχιστον τρεις οικογένειες: τους Παραπιθήκους, τους Προπλειοπιθήκους και τους Ταρσιοειδής (Αφροτάρσιος). Τα Πρωτεύοντα αυτά ήταν φρουτοφάγα , δεντρόβια και με ημερόβιο τρόπο διαβίωσης. Οι παραπίθηκοι είναι όμοιοι με τους μικρούς Πλατύρρινους, αλλά διατηρούν πρωτόγονα χαρακτηριστικά που χάνονται στα μεταγενέστερα ανθρωποειδή. Οι προπλειοπίθηκοι έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά με τους πλειοπίθηκους και φαίνεται να είναι οι πρόγονοι όλων των μεταγενέστερων Κατάρρινων.

¨    Στο Μειόκαινο (25-5 εκατομμύρια χρόνια) και συγκεκριμένα στο πρώιμο μειόκαινο (24-16 εκατομμύρια χρόνια πριν) γίνεται η πρώτη εμφάνιση  των  πρωτόγονων  ανθρωποειδών  και   των   πιθήκων  του

Παλαιού Κόσμου στην Ανατολική Αφρική. Επιπλέον, με τη εξαίρεση λίγων δειγμάτων πιθήκων στη Νότιο Αμερική, τ’ ανώτερα πρωτεύοντα είναι απόντα από το αρχείο των απολιθωμάτων άλλων ηπείρων κατά την περίοδο αυτή. Στο μέσο μειόκαινο (16-10 εκατομμύρια χρόνια πριν) οι πίθηκοι γίνονται περισσότερο αντιπροσωπευτικοί, ενώ οι ανθρωποειδής πίθηκοι λιγότερο. Ταυτόχρονα εκείνη της περίοδο γίνεται η μετανάστευση των Πρωτευόντων της Αφρικής στην Ευρασία. Κατά τα τέλη του μειόκαινου (10-5 εκατομμύρια χρόνια) οι πρωτόγονοι πίθηκοι είναι σχεδόν ανύπαρκτοι στο αρχείο των απολιθωμάτων, παρόλο που έζησαν σε αρκετή αφθονία στην Ν. Ασία και την Κίνα μέχρι τα 7 εκατομμύρια χρόνια. Οι πίθηκοι κυριαρχούσαν καθαρά στα Πρωτεύοντα της Ευρώπης. Με βάση πρόσφατες έρευνες καθορίστηκαν τρεις ομάδες ανθρωποειδών (Hominoideae) του μειόκαινου: 1) Τα Δρυόμορφα, πρώιμης και μέσου περιόδου, που βρέθηκαν στην Ανατολική Αφρική και Ευρασία και περιλαμβάνουν τα γένη Proconsul, Rangwa-pithecus, Limnopithecus, Dendropithecus, Micropithecus και Dryopithecus. 2) Τα Ραμάμορφα, του μέσου μειόκαινου, που εντοπίζονται στην Ανατολική Αφρική και την Ευρασία και περιλαμβάνουν τα γένη Sivapithecus, Ramapithecus και Gigantopithecus. 3) Τα Πλειόμορφα, του μέσου και κατώτερου Μειόκαινου, που εντοπίζονται στη Ευρασία και έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά με τους Καταρρίνους και περιλαμβάνουν τα γένη Pliopithecus και Laccopithecus.

¨    Πρέπει να σημειώσουμε ότι την εποχή αυτή δεν έχουν  εμφανιστεί ακόμη οι πρόγονοι των ανθρωπιδών και πογγιδών ή τουλάχιστον δεν υπάρχουν οι αποδείξεις από το απολιθωματικό υλικό ότι μπορεί σε κάποια περιοχή να είχαν εμφανιστεί. Ένα από τα βασικά ερωτήματα στην εξέλιξη του ανθρώπου είναι πότε πρωτοεμφανίστηκε η σειρά των ανθρωπιδών (Hominidae)  ή πότε μοιραστήκαμε για τελευταία φορά ένα κοινό πρόγονο με τους πλησιέστερους ζώντες συγγενείς μας,

τους Πογγίδες. Εφόσον, όμως το απολιθωματικό αρχείο είναι ατελές και αποσπασματικό και δεν καλύπτει σημαντικές γεωλογικές περιόδους το ερώτημα παραμένει αναπάντητο. Μεταξύ των ανθρωπιδών και των πογγιδών υπάρχει ένα σαφές διαχωριστικό όριο. Οι πρώτοι ανέπτυξαν πολύ νωρίς στην εξελικτική τους ιστορία την ικανότητα για όρθια στάση και βάδιση, συμπεριφορά που ποτέ δεν πέτυχαν να υιοθετήσουν οι σύγχρονοι πογγίδες και οι πρόγονοί τους.

¨    Έχοντας στη διάθεσή μας εκατοντάδες δείγματα πιθήκων από το Μειόκαινο, αποτελεί έκπληξη η απουσία των αντίστοιχων απολιθωμάτων από το Πλειόκαινο, που άρχισε 5 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αντίθετα, στο Πλειόκαινο καταγράφονται απολιθώματα ενός νέου περισσότερου εξελιγμένου πρωτεύοντος. Περπατούσε στα δύο πόδια, χρησιμοποιούσε εργαλεία, είχε σχετικά μεγάλο εγκέφαλο και είχε αναπτύξει μηχανισμούς συμπεριφοράς και κοινωνικότητας,  ώστε

να είναι ικανός να επιβιώσει στη σαβάνα της Αφρικής. Το γένος αυτό που αργότερα ονομάστηκε Αυστραλοπίθηκος είχε σχετικά μικρό σώμα και μικρό εγκέφαλο σε σχέση με τους επόμενους ανθρωπίδες. Υπολογίζεται ότι ο εγκέφαλός του ήταν τρεις φορές μεγαλύτερος από  εκείνο του Proconsul africanus και το μέγεθος του σώματός του κυμαίνονταν στο εύρος του σύγχρονου χιμπατζή. Ο Αυστραλοπίθηκος εμφανίστηκε περίπου στα 5-4,5 εκατομμύρια χρόνια στην Κένυα (A. ramidus) και στα 3 εκατομμύρια χρόνια στη Ν. Αφρική. Διατηρήθηκε σε όλη τη διάρκεια του Πλειστόκαινου καθώς και στο πρώτο μέρος της μακράς εποχής των παγετώνων, που άρχισε πριν 1,8 εκ. χρόνια. Ο συνδυασμός αυτών των χρονικών περιόδων (εποχών) στην ιστορία της Γης ονομάστηκε Πλειο-Πλειστόκαινο και στη διάρκειά του έκανε την εμφάνισή του ένα από τα προγενέστερα είδη (Homo habilis) του δικού μας γένους Homo, τα απολιθώματα του οποίου χρονολογήθηκαν στα 2,5 εκατ. χρόνια πριν στη Ανατολική Αφρική και περίπου στα 2 εκατομμύρια χρόνια στην Νότια Αφρική. Στην πραγματικότητα κάποια είδη Αυστραλοπίθηκου και Homo συνυπήρξαν για ένα διάστημα 1 εκ. χρόνων (2,4-1,2 εκ χρόνια) στη νότια και ανατολική Αφρική. Οι Homo είχαν ανώτερο επίπεδο οργάνωσης, χρησιμοποιούσαν σε μεγαλύτερο βαθμό εργαλεία και διέθεταν ανώτερη νοητική οργάνωση. Στην περίοδο αυτή έχουν αναγνωριστεί τουλάχιστον τρία είδη Αυστραλοπιθήκων και άλλα τρία Παρανθρώπων (που αρχικά ήταν ενσωματωμένοι στους Αυστραλοπιθήκους):   

     Australopithecus ramidus  ή Αrdipithecus ramidus (4,4 εκ. χρόνια)

     Australopithecus anamensis (4,2-3,9 εκ. χρόνια, Κένυα)

     Australopithecus afarensis (2,9-3,6 εκ. χρόνια, Lusy-Αιθιοπία)

     Austalopithecus africanus (2-3 εκ. χρόνια)

           Paranthropus aethiopicus (2-2,5 εκ. χρόνια)

           Paranthropus robustus (1,75 - 1,5 εκ. χρόνια)

           Paranthropus boisei (2- 1 εκ. χρόνια)

¨  To άλλο ανθρωποειδές είδος Homo, πρωτοεμφανίστηκε στα 2,5-2,0 εκατ. χρόνια πριν στην Ανατολική Αφρική. Πάντως τα δύο είδη που αναντίρρητα έζησαν στο Πλειο-Πλειστόκαινο είναι τα Homo habilis, Homo erectus και αργότερα ο Homo sapiens. Ο Ηοmo habilis είναι το παλαιότερο χρονολογικά είδος του γένους Homo, από το οποίο, θεωρούν όλοι οι ερευνητές ότι προήλθαν τα υπόλοιπα είδη αυτού του γένους. Τα δείγματα Ηοmo habilis βρέθηκαν στην ανατολική Αφρική και η ηλικία τους κυμαίνεται από 2,4 έως 1,7 εκατομμύρια χρόνια. Το μέγεθος του εγκεφάλου του Ηοmo habilis είναι περίπου 700 κυβικά εκατοστά, το βάρος του γύρω στα 50 κιλά, ενώ παρουσιάζεται και φυλετικός διμορφισμός (μεγάλα άρρενα και μικρά θήλεα από άποψη σωματικής διάπλασης). Επίσης, οι Ηοmo habilis ήταν σαφέστατα δίποδοι, μπορούσαν να διανύουν μεγάλες αποστάσεις και μάλιστα με ιδιαίτερη αντοχή στο τρέξιμο. Εντούτοις διατηρούσαν ακόμη την ικανότητα αναρρίχησης στα δέντρα και πραγματοποίησης ισχυρών λαβών με το χέρι, ενώ υπάρχουν και σοβαρές ενδείξεις για πιθανή ικανότητα λόγου.

¨  Ο Homo erectus τοποθετείται στο κατώτερο και μέσο Πλειστόκαινο. Τα παλαιότερα απολιθώματα βρέθηκαν στην Ανατολική Αφρική και χρονολογούνται στα 1,8 εκατομμύρια χρόνια. Τα Ασιατικά απολιθώματα είναι μεταγενέστερα και χρονολογούνται στα 400-300.000 χρόνια. Η κρανιακή χωρητικότητα κυμαίνεται από 750 κυβικά εκατοστά για τις παλαιότερες μορφές έως τα 1250 κυβικά εκατοστά για τις μεταγενέστερες. Χρησιμοποιούσε λίθινα, οστέινα και ξύλινα εργαλεία, χρησιμοποιούσε την φωτιά, κατοικούσε σε σπηλιές και έχτιζε στέγες. Ο Homo erectus διέθετε πολυσύνθετες πολιτιστικές δυνατότητες και συμπεριφορά και αυτό συνέβαλε στην μετακίνησή του από την Αφρική σε άλλες περιοχές, περίπου στο 1 εκ. χρόνια πριν.

¨  Οι πρώιμοι Homo sapiens, που παρουσιάζουν μορφολογικά χαρακτηριστικά ενδιάμεσα του Homo erectus και Homo sapiens, τοποθετούνται χρονικά μεταξύ 300-100 χιλιάδων χρόνων πριν. Κατοίκησαν την Αφρική, την Ασία και ίσως την Ευρώπη, ζούσαν σε σπήλαια και έχτιζαν «καλύβες». Πιθανόν ψάρευαν και έτρωγαν ψάρια και άλλα θαλασσινά και κυνηγούσαν μεγάλα θηράματα. Η κρανιακή χωρητικότητα είναι περίπου στα 1325 κυβικά εκατοστά. Τα απολιθώματα που κατατάσσονται στους πρώιμους ανθρωπίδες είναι τα κρανία Kabwe και Saldanha, από την Αφρική, τα κρανία Solo από την Ινδονησία και μερικά απολιθώματα από την Ευρώπη, που ακόμη είναι αμφισβητήσιμη η τοποθέτησή τους, όπως τα ευρήματα από τα Πετράλωνα της Χαλκιδικής, από το Bilzingsleben της Γερμανίας, από το Swanscombe κοντά στο Λονδίνο, από τη σπηλιά Arago της Γαλλίας, το κρανίο Biache από τη Γαλλία και το κρανίο Steinheim από τη Γερμανία.

¨  Στο Ανώτερο Πλειστόκαινο (120 χιλιάδες χρόνια πριν), κάνει την εμφάνισή του ο Ηοmo sapiens, ενώ 40.000 ή 30.000 χρόνια πριν, αυτοί οι πληθυσμοί διέσχισαν την Βερίγγειο γήινη γέφυρα, που ένωνε τη Σιβηρία με την Αλάσκα και μετακινήθηκαν νότια. Ένα από τα πιο γνωστά υποείδη του Ηοmo sapiens, σύμφωνα με το αρχείο των απολιθωμάτων είναι ο Ηοmo sapiens neanderthalensis. Υπολειπόμενα χαρακτηριστικά του Νεαντερνταλείου παρουσιάζονται από την τελευταία μεσοπαγετώδη περίοδο και το πρώτο τμήμα της τελευταίας παγετώδους εποχής (35-120.000 χρόνια). Οι Νεαντερντάλειοι εμφανίζουν σαφή κρανιακά και σωματικά χαρακτηριστικά τα οποία σαφώς διαχωρίζουν το υποείδος αυτό από τις αρχαϊκές μορφές ανθρώπων. Η κρανιακή τους χωρητικότητα χαρακτηρίζεται μέτρια ως μεγάλη (1.200 -1.800 κυβικά εκατοστά) και ο θόλος είναι σαφώς σχηματισμένος.  Το  πλούσιο  απολιθωματικό  υλικό,  που  προέρχεται

από τον ευρωπαϊκό χώρο, συνηγορεί στο ότι η εξέλιξη των μορφολογικών χαρακτήρων του Νεαντερντάλειου είναι μια αργή και βαθμιαία διαδικασία. Ανατομικά σύγχρονα απολιθώματα που ανήκουν στο υποείδος Ηοmo sapiens sapiens, εμφανίζονται στα 34-30.000 χρόνια πριν, μικρό χρονικό διάστημα, αν όχι αμέσως μετά τους τελευταίους Νεαντερντάλειους. Ο άνθρωπος του Cro-Magnon, του Chancelade, του Combe-Chapelle, του Grimaldi και ο άνθρωπος της Κίνας, αποτελούν απολιθωματικό υλικό σύγχρονων ανθρώπων. Τα απολιθώματα του σύγχρονου ανθρώπου ξεχωρίζουν από τα προηγούμενα απολιθώματα, από την ελάττωση του μεγέθους στα μπροστινά δόντια, τη μείωση του προσώπου, των υπερόφρυων τόξων και αύξηση του κρανιακού ύψους.

¨  Η εξέλιξη του ανθρώπου ήταν ασφαλώς μια διαδικασία μακροχρόνια και βαθμιαία και ως τέτοια αποδεικνύεται λεπτομερειακά και αναμφισβήτητα στα απολιθώματα. Οι πρόγονοι του σύγχρονου ανθρώπου (Ηοmo sapiens sapiens) έχουν αποτελέσει για μια ακόμη φορά αντικείμενο έντονης και μεγάλης αντιπαράθεσης. Τα δύο ανταγωνιστικά μοντέλα για την πρόσφατη ανθρώπινη εξέλιξη έχουν ονομαστεί «περιφερειακή συνέχεια» (πολυτοπικοί πρόγονοι) και «Κιβωτός του Νώε» (μοναδικός πρόγονος που εμφανίστηκε στην Αφρική). Τα γενετικά και παλαιοντολογικά δεδομένα υποστηρίζουν, μάλλον, ένα πρόσφατο αφρικανικό πρόγονο του σύγχρονου ανθρώπου, παρά μια μακρά χρονική περίοδο πολυτοπικής εξέλιξης, που συνοδεύεται από ροή γενετικού υλικού(επιμειξίες).

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΕΡΓΑΣΙΕΣ (του σχολικού βιβλίου)

1) Να συντάξετε έναν κατάλογο σημαντικών έργων, που έχουν επιτευχθεί από τον άνθρωπο στα ιστορικά χρόνια.

Απάντηση

– Η πρώτη παραγωγική οικονομία της γεωργικής κοινότητας του Τζάρμο στα ανατολικά του Ευφράτη ποταμού το 7.000 π.Χ.

– Η δημιουργία των πρώτων πόλεων την 5η χιλιετία, στη Μεσοποταμία.

–  Ο ποινικός Κώδικας του Χαμουραμπί, στη Βαβυλώνα γύρω στο 1750 π.Χ.

– Οι πυραμίδες της Αιγύπτου, που χτίστηκαν κατά την περίοδο 3.100-2.270 π.Χ.

– Το αιγυπτιακό ημερολόγιο στις αρχές της 4ης χιλιετίας και η ανάπτυξη της γεωμετρίας, της ιατρικής και της ιερογλυφικής γραφής.

– Το φοινικικό αλφάβητο τον 13ο αιώνα π.Χ.

– Η εγκαθίδρυση του μονοθεϊσμού στους εβραίους από το Μωϋσή το 1220 π.Χ.

– Η διδασκαλία του Κομφούκιου και του Βούδα στα μέσα του 6ου αιώνα π.Χ.

– Η γραμμική Α και Β γραφή των Κρητών. Η γραμμική Β χρονολογείται γύρω στα 1.700 π.Χ.

– Κρητικά και Αιγυπτιακά πλοία γύρω στο 3.000 π.Χ.

– Η Μινωική τέχνη, κεραμική, ζωγραφική, κ.λ.π., περί τον 16ο αιώνα π.Χ.

– Ο «χρυσός αιώνας του Περικλή», με την πρώτη Δημοκρατία και η κατασκευή του διαχρονικού συμβόλου του Ελληνισμού, του Παρθενώνα, τον 5ο αιώνα π.Χ.

– Η ανάπτυξη της φιλοσοφίας, των μαθηματικών, από τους Θαλή, Αναξίμανδρο, Αναξιμένη, Ηράκλειτο, Πυθαγόρα, κατά τον 6ο π.Χ. αιώνα.

– Ο 5ος και 4ος αιώνας του Ηροδότου, του Θουκυδίδη, του Δημόκριτου, του Ιπποκράτη, του Σωκράτη, του Αισχύλου, του Σοφοκλή, του Ευριπίδη, του Αριστοφάνη, του Φειδία, του Πολύγνωτου, του Μήκωνα, του Πλάτωνα, του Αριστοτέλη, που βάλανε τα θεμέλια όλων των σύγχρονων τεχνών και επιστημών.

– Η εκστρατεία του Μ. Αλεξάνδρου για την κατάκτηση του τότε γνωστού κόσμου, από το 327-323 π.Χ.

–Στους Ελληνιστικούς χρόνους (322-30 π.Χ.), ο Κτηβίσιος από τη Αλεξάνδρεια επινόησε την ατμοκίνητη μηχανή, ο Ήρων έφτιαξε ρολόι, αρμόνιο υδραυλικής πίεσης και μηχάνημα βολής με πεπιεσμένο αέρα, ο Αρχιμήδης επινόησε ένα σύστημα άντλησης νερού από το Νείλο, ο Ηρόφιλος έκανε την πρώτη ανατομία στον άνθρωπο, ο Θεόφραστος προώθησε την Βοτανική και τη Ζωολογία, ο Στράτων υιοθέτησε την ατομική θεωρία του Δημόκριτου, ο Αρχιμήδης και ο Ευκλείδης ανέπτυξαν τα μαθηματικά, ενώ ο Ηρακλείδης διακήρυξε ότι η γη στρέφεται γύρω από τον άξονά της.

– Η Γέννηση, η Διδασκαλία του Χριστού και ο θρίαμβος του Χριστιανισμού.

– Η θεμελίωση του χριστιανικού ρωμαϊκού κράτους από τον Μ. Κωνσταντίνο (324-337) και τον Θεοδόσιο Α΄ (379-395).

– Οι εξερευνητικές αποστολές του Ερρίκου του θαλασσοπόρου (1394-1460), προς τις ακτές της Δυτικής Αφρικής, του Βαρθολομαίου Διάζ (1450-1500), του Βάσκο Ντε Γκάμα (1469-1524), του Χριστόφορου Κολόμβου (1451-1506) και του Αμέρικο Βεσπούτσι (1507), προς την Αμερικανική ήπειρο και ο πεπίπλους της γης από τον Μαγγελλάνο (1519-1522).

– Η ανακάλυψη του χαρτιού τον 2ο αιώνα π.Χ. στην Κίνα και η ανακάλυψη του τυπογραφείου από τον Ιωάννη Γκουτεμβέργιο, γύρω στα 1450.

– Οι ανακαλύψεις του Λεονάρδο Ντα Βίντσι (1432-1519): ατμοκίνητο πυροβόλο, σκάφανδρο, αρχή της αδράνειας και της ισορροπίας των υγρών, αλλά κυρίως τα ζωγραφικά του έργα, όπως «Ο μυστικός δείπνος», «Ευαγγελισμός», «Η Παρθένος με το Θείο Βρέφος», «Πορτραίτο της Μόνα Λίζα», κ.λ.π.

– Ο Νικόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), στο έργο του «Πέρι της κινήσεως των ουρανίων σωμάτων» υποστήριξε τη θεωρία του ηλιοκεντρισμού.

– Ο Γαλιλαίος (1564-1642) τελειοποίησε το τηλεσκόπιο και ο Ιωάννης Κέπλερ (1571-1630) μελέτησε τους νόμους των πλανητών.

– Ο Αμβρόσιος Παρέ (1510-1590) ανακάλυψε τη σύνδεση των αγγείων και κατασκεύασε καινούργια χειρουργικά εργαλεία.

– Ο Δομίνικος Θεοτοκόπουλος - Ελ Γρέκο (1541-1614) δημιουργεί ένα σταθμό σε ολόκληρη την Ευρωπαϊκή ζωγραφική.

– Ο Νεύτωνας (1643-1662) ανακαλύπτει τους νόμους της παγκόσμιας έλξης.

– Ο Πασκάλ (1623-1662) συνέλαβε τη μέτρηση των πιθανοτήτων, ο Ντεκάρ (1593-1662) θεμελίωσε την αναλυτική γεωμετρία και ο Λάιμπνιτσ συνέλαβε τον απειροστικό λογισμό.

– Ο Τορρικέλι (1608-1647) και ο Πασκάλ μέτρησαν στα 1644 και 1648 την ατμοσφαιρική πίεση με το βαρόμετρο.

– Ο Γουλιέλμος Χάρβεϋ (1578-1658) μελέτησε την κυκλοφορία του αίματος.

– Ο Χουκ γύρω στα 1650 κατασκευάζει το πρώτο μικροσκόπιο.

– Θεσμοθετείται ο κοινοβουλευτισμός στην  Αγγλία με τη «Διακήρυξη των δικαιωμάτων», το 1689.

– Το 18ο αιώνα παρατηρείται αλματώδη πρόοδο στο τραπεζικό σύστημα και εμφανίζεται το χαρτονόμισμα.

– Η βιομηχανική και αγροτική επανάσταση του 18ου αιώνα.

– Εμφάνιση των ιδεών του Μοντεσκιέ (!685-1755), του Βολταίρου (!694-1778), του Ζαν-Ζακ Ρουσσώ (1712-1778) και του Ντιντερώ (1713-1784) που επηρέασαν την πολιτική σκέψη και διανόηση του 18ου αιώνα.

– Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος (1706-1790) απέδειξε τη σχέση του κεραυνού και του ηλεκτρισμού.

– Ο Λαβουαζιέ (1743-1794) θεμελίωσε τις βασικές αρχές στη Χημεία.

– Ο Μπυφόν (1749-1789) διατύπωσε της υπόθεση μιας πιθανής γεωλογικής εξέλιξης.

– Ο Λαμάρκ (1744-1829) διατυπώνει τις απόψεις του για την επίδραση του περιβάλλοντος στην εξέλιξη των οργανισμών.

– Ο Τζέιμς Βατ (1736-1819) τελειοποίησε την μικρή ατμοκίνητη μηχανή του Νιουκόμεν και πρόσφερε κινητήρια δύναμη για την ανάπτυξη της Βιομηχανίας.

– Οι Αδελφοί Μογκολφιέρ ανυψώνουν το πρώτο αερόστατο το 1783.

– Στις 4 Ιουλίου του 1776 το Κογκρέσο των Ενωμένων Πολιτειών Αμερικής ψηφίζει την Διακήρυξη της Ανεξαρτησίας, έργο του δικηγόρου Θωμά Τζέφερσον.

– Στη διάρκεια της Γαλλικής Επανάστασης στις 26 Αυγούστου 1789 συντάσσεται η «Διακήρυξη των δικαιωμάτων του Ανθρώπου και του Πολίτη».

– Το 1816 ο άγγλος Στέφενσον θέτει σε κίνηση τον πρώτο σιδηρόδρομο.

– Στις αρχές του 19ου αιώνα κάνει την εμφάνισή του το ατμόπλοιο ως μέσο μεταφοράς επιβατών και εμπορευμάτων στις θάλασσες.

– Το 1838 ο Σλέιντεν καθιερώνει το κύτταρο ως μορφολογική και φυσιολογική στοιχειώδη μονάδα των φυτών και 1839 ο Σβάν επεκτείνει τις απόψεις αυτές και στα ζώα και καθιερώνεται η κυτταρική θεωρία.

– Το 1856 ο Μέντελ κάνει τα περίφημα πειράματά του σχετικά με το διαχωρισμό των γονιδίων.

– Το 1859 ο Κ. Δαρβίνος δημοσίευσε το έργο του « Η Γέννηση των ειδών με τη φυσική επιλογή» όπου θεμελίωσε την θεωρία της εξελίξεως.

_ Το 1861 ανοίγονται στις Ενωμένες Πολιτείες Αμερικής τα πρώτα πηγάδια άντλησης πετρελαίου.

– Η μηχανή εσωτερικής καύσης είναι γεγονός από το 1860. Ο γερμανός Μπενζ κατορθώνει να την ενσωματώσει σε ένα όχημα το 1885. Το πρώτο αυτοκίνητο είναι γεγονός.

– Στις 10 Μαρτίου του 1876, ο Γκράχαμ Μπελ πέτυχε την μετάδοση φωνής με ηλεκτρομαγνητικά κύματα, το πρώτο τηλέφωνο ήταν γεγονός.

– Το 1890 δημιουργείται το πρώτο υδροηλεκτρικό εργοστάσιο στο Κολοράντο των Ενωμένων πολιτειών της Αμερικής.

– Το 1890 στο Λονδίνο είναι ήδη έτοιμο το μετρό, από τους πρώτους υπόγειους ηλεκτρικούς αστικούς σιδηροδρόμους.

– Η παραγωγή του πρώτου αντιβιοτικού επιτυγχάνεται το 1909, ενώ η ασπιρίνη κυκλοφορεί το 1899.

– Ο Γάλλος φυσικός Μπεκερέλ, το 1896, παρατήρησε και κατέγραψε την ακτινοβολία του εκπέμπεται από το ουράνιο και λίγο αργότερα το 1898 ο Πέτρος και Μαρία Κιουρί απομονώνουν το πολώνιο και το ράδιο. Η εκπεμπόμενη ακτινοβολία ονομάζεται ραδιενέργεια.

– Ο γάλλος μηχανικός Κλεμάν Αντέρ (1897) και οι αμερικανοί  αδελφοί Ράϊτ (1903) επιτυγχάνουν την δημιουργία της πρώτης πτητικής μηχανής. Το αεροπλάνο του Λουί Μπλεριώ θα διασχίσει για πρώτη φορά την Μάγχη το 1909.

– Στο τέλος του 19ου αιώνα ανακαλύπτονται νέες μέθοδοι επικοινωνία: η φωτογραφία, ο φωνόγραφος, ο τηλέγραφος, το τηλέφωνο, το ραδιόφωνο, το μαγνητόφωνο, ο κινηματογράφος, ενώ το 1926 έχει προστεθεί και η τηλεόραση.

– Το 1900 ο Πλάνκ γνωστοποίησε την θεωρία των κβάντων.

– Το 1905 ο Αλβέρτος Αϊνστάιν δημοσιεύει την «Ειδική θεωρία της Σχετικότητας» και δέκα χρόνια αργότερα την «Γενική θεωρία της σχετικότητας».

– Το 1911 ο αμερικανός φυσικός Μίλλικαν πέτυχε να μετρήσει το φορτίο του ηλεκτρονίου.

– Το 1913 ο Μπώρ διατύπωσε τις προτάσεις του για την κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα, γνωστές ως συνθήκες του Μπώρ.

– Μεταξύ του 1920-25 ο Χάιζενμπεργκ θεμελίωσε την Κβαντομηχανική.

–  Το 1928 ο A. Fleming ανακάλυψε τις αντιβιοτικές ιδιότητες των μυκήτων και το 1940 βρέθηκαν τρόποι παρασκευής της πενικιλλίνης.

– Το 1938 οι Ότο Χαν και Φριτς Στράσμαν πέτυχαν στη Γερμανία τη σχάση του ατόμου του ουρανίου και την αλυσιδωτή αντίδραση.

– Το 1944 ο Χάουαρντ Άικεν κατασκεύασε τον υπολογιστή Mark I και τον επόμενο χρόνο κατασκευάστηκε ο ENIAC.

– Στις 16 Ιουλίου 1945 στην έρημο του Λος Αλάμος στο Νέο Μεξικό έγινε η πρώτη δοκιμή της ατομικής βόμβας και στι1 6 Αυγούστου το 1945 ρίχτηκε στη Χιροσίμα.

– Το 1951η R. Franklin μελετώντας εικόνες του DNA που πήρε με τη βοήθεια ακτίνων Χ, αποκαλύπτει το σπειροειδές σχήμα του DNA και το 1953 οι Watson και Crick προτείνουν το περίφημο μοντέλο της διπλής έλικας του DNA.

– Στις 10 Αυγούστου 1966 το διαστημόπλοιο Λούναρ Όρμπιτερ κάνει την πρώτη μη επανδρωμένη διαστημική αποστολή στη σελήνη.

– Στις 16 Ιουλίου 1969, με το «Απόλλων 11» οι Αστροναύτες Μ. Άρμστρονγκ, Μ. Κόλινς και Ε. Όλντριν πραγματοποιούν την πρώτη επίσκεψη ανθρώπου στη σελήνη.

– Το 1972 ο P. Berg και οι συνεργάτες του απομόνωσαν ένα ιικό τμήμα DNA και το ενσωμάτωσαν σε βακτηριακό DNA. Λίγο αργότερα οι S. Cohen και H. Boyer τροποποίησαν το γενετικό υλικό συγκεκριμένων οργανισμών εισάγοντας τμήματα DNA που προήρχοντο από άλλο οργανισμό. Η όλη διαδικασία ονομάστηκε ανασυνδυασμός του DNA.

– Το 1982 δίνεται άδεια χρήσης ανασυνδυασμένης ινσουλίνης ως φάρμακο για τους διαβητικούς. Τον ίδιο χρόνο εμφανίζεται το πρώτο γενετικά τροποποιημένο φυτό (μια ποικιλία καπνού).

– Το 1989 ξεκινά το πρόγραμμα Χαρτογράφησης του Ανθρώπινου Γονιδιώματος και το 1990 εφαρμόζεται πειραματικά η γονιδιακή θεραπεία σε ένα τετράχρονο κοριτσάκι που πάσχει από έλλειψη του γονιδίου της απαμινάσης της αδενοσίνης.

– Το 1997 το ινστιτούτο Roselin της Σκωτίας ανακοινώνει την κλωνοποίηση της προβατίνας Dolly.

– Την τελευταία δεκαετία του 20ου αιώνα έχουμε την επανάσταση στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, στη ρομποτική και στις τηλεπικοινωνίες.

2) Αναζητήστε στοιχεία στην ελληνική μυθολογία για τον τρόπο που παρουσιάζεται η προέλευση του ανθρώπου.

Απάντηση

Το Χάος, που παριστάνονταν ως ένα διάστημα γεμάτο σκοτάδι, ήταν εντελώς απεριόριστο και η Γαία υπήρξε ύστερα από το Χάος . Από το Χάος και τη Γαία με την ελκτική δύναμη του Έρωτα γεννιούνται τα πάντα. Από το χάος γεννήθηκαν το Έρεβος και η Νύχτα και από την ένωση αυτών των δύο γεννήθηκαν ο Αιθέρας και η Ημέρα. Από τη Γαία γεννήθηκε ο Ουρανός και ύστερα τα μεγάλα βουνά και τη άβυσσο της θάλασσας. Η Γαία με τον Ουρανό γέννησαν στην αρχή τον Ωκεανό και ύστερα πολλές άλλες θεότητες. Τελευταία γεννήθηκε η γλυκόθωρη Τηθύ. Όλα τα πράγματα και όλοι οι θεοί γεννήθηκαν στη συνέχεια από τον Ωκεανό και την Τηθύ, τη γυναίκα του. Πρώτος και φοβερότερος ο Κρόνος, που πήρε τη θέση του Ουρανού και συνέχισε την δημιουργία. Ο Κρόνος πήρε γυναίκα του την Ρέα , σύμβολο της κίνησης, της διαδοχής και της διάρκειας. Ο Κρόνος από το φόβο του να μην εκφρονιστεί κατάπινε τα παιδιά του. Ένα, όπως από αυτά χάρη στη Ρέα κατάφερε να γλιτώσει, νίκησε και αλυσόδεσε τον Κρόνο και ελευθέρωσε τους θεούς. Ο Δίας έγινε ο υπέρτατος θεός, πατέρας θεών και ανθρώπων. 

Ο μύθος των πέντε ανθρώπινων γενών αφορά την προέλευση του ανθρώπου. Σύμφωνα με αυτόν πρώτα οι αθάνατοι έπλασαν το χρυσό γένος. Ήταν η εποχή του Κρόνου, οι άνθρωποι χωρίς κόπους, θλίψη και κακά γεράματα, ζούσαν ευτυχισμένοι και πέθαιναν σαν να τους έπαιρνε ο ύπνος. Τούτο το γένος αφού απλώθηκε σε όλη τη γη, έγινε κατοπινά πνεύματα αγνά, φύλακες καλοί και σωτήρες των ανθρώπων.

Το δεύτερο γένος είναι το αργυρό. Ήταν πολύ χειρότερο από το προηγούμενο, τα  παιδιά  έμεναν 100 χρόνια  κοντά στη μάνα τους για να

ωριμάσουν και όταν έφταναν στη ήβη ζούσαν λίγο χρόνο με βάσανα και αμυαλιές. Δεν λάτρευαν του θεούς και δεν έκαναν θυσίες και ο Δίας τους αφάνισε.

Τρίτο γένος ήταν το χάλκινο, που ήταν φτιαγμένο από ξύλο σκληρό μελιάς, φοβερό και τρομερό και νοιάζονταν μόνο για πόλεμο και για αρπαγές. Είχαν σκληρή καρδιά σα διαμάντι, τα όπλα τους και τα σπίτια τους ήταν χάλκινα. Τελικά φαγώθηκαν μεταξύ τους και αφανίστηκαν.

Το τέταρτο ήταν το γένος των ηρωικών ανθρώπων, που ο Δίας έφτιαξε πάνω στη γη. Τους έλεγαν ημίθεους και ήταν ανδρειωμένοι και δίκαιοι. Οι πόλεμοι όμως τους ξολόθρεψαν.

Το πέμπτο γένος και τελευταίο είναι το σιδερένιο. Ο μόχθος και τα βάσανα το τυραννούν. Τα παιδιά δεν θα φροντίζουν τους γονείς τους, δε θα τιμούν τον πιστό, τον δίκαιο, τον καλό. Οι άνθρωποι θα φθονούνται και όποιος έχει δύναμη αδιαντροπιά και θράσος αυτός θα βραβεύεται.

Ένας άλλος μύθος είναι αυτός του Προμηθέα που έκλεψε την φωτιά από τους αθανάτους και την έφερε στους ανθρώπους. Ο Δίας επειδή θύμωσε έστειλε στους ανθρώπους αντί καλό κακό, έστειλε την γυναίκα, που ονομάστηκε Πανδώρα. Η Πανδώρα ξεσκεπάζοντας το πιθάρι σκόρπισε έγνοιες στους θνητούς, σκληρό πόνο και αρρώστιες.

Ξέχωρα από τους μύθους που επικρατούσαν, ο Αναξίμανδρος τον 6ο π.Χ. αιώνα πίστευε ότι τα πράγματα και τα ζωντανά όντα, ζώα και φυτά, προέρχονται από ένα πρωτογενές υγρό ή μια πρωτογενή λάσπη, στην οποία επιστρέφουν τελικά. Για τον άνθρωπο πίστευε ότι στην αρχή είχε σχήμα ψαριού. Αργότερα, ο Ξενοφάνης, που ήταν μαθητής του Αναξίμανδρου, είναι ο πρώτος που αναγνώρισε ότι τα απολιθώματα είναι λείψανα οργανισμών που κάποτε έζησαν και ότι τα θαλάσσια απολιθώματα που βρέθηκαν στην ξηρά, δείχνουν θάλασσα κάλυπτε πρώτα τη γη.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ (του σχολικού βιβλίου)

1) Με ποιο τρόπο η απομόνωση συμβάλλει στη δημιουργία νέου είδους οργανισμού;

Απάντηση

Η πορεία δημιουργίας ενός ή περισσοτέρων ειδών καλείται ειδογένεση. Απαραίτητη προϋπόθεση για να χαρακτηριστεί ένας πληθυσμός ή ομάδα ατόμων ως νέο είδος είναι η γενετική του απομόνωση από το αρχικό είδος, από το οποίο προέρχεται. Πρέπει δηλαδή τα δύο είδη να μην διασταυρώνονται ή αν αυτό γίνεται οι απόγονοί τους να μην είναι γόνιμοι.

Προϋπόθεση για την γενετική απομόνωση είναι η αναπαραγωγική απομόνωση, δηλαδή αδυναμία των ατόμων δύο πληθυσμών ή ομάδων να έρθουν σε επαφή προκειμένου να αναπαραχθούν. Είναι αποδεκτό ότι όταν ανάμεσα στα άτομα ενός πληθυσμού υπάρχει συνεχής και απρόσκοπτη ροή γενετικού υλικού τότε είναι αδύνατο να υπάρξει διαφοροποίησή τους σε δύο οι περισσότερες μορφές. Όλοι οι πληθυσμοί που εξαπλώνονται σε διάφορες γεωγραφικές περιοχές και επομένως διαχωρίζονται γεωγραφικά από βουνά, χαράδρες, λίμνες, ποτάμια, θάλασσες, κ.λ.π., είναι εξ’ ορισμού αναπαραγωγικά απομονωμένοι, χωρίς βέβαια αυτό να σημαίνει ότι είναι και γενετικά απομονωμένοι. Όμως οι απομονωμένοι γεωγραφικά πληθυσμοί εξελίσσονται ανεξάρτητα μέσω της φυσικής επιλογής, αποκτούν νέες προσαρμογές, διαφορετικές συνήθειες και τελικά διαφοροποιούνται μορφολογικά και γενετικά, αποτελώντας ένα νέο είδος.

Η αναπαραγωγική απομόνωση δεν συντελείται μόνο μέσω της γεωγραφικής απομόνωσης, αλλά και με διάφορους μηχανισμούς, που σχετίζονται με την διαφορετική αναπαραγωγική περίοδο, με την οικολογική απομόνωση, με τη συμπεριφορά κατά την περίοδο πριν το ζευγάρωμα (ηθολογική απομόνωση), με την ασυμβατότητα των γενετικών κυττάρων και με τη «μηχανική» αδυναμία διασταύρωσης δύο ακραίων μορφών. Όλοι αυτοί οι μηχανισμοί αφορούν πληθυσμούς που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική περιοχή (συμπατρικούς) ή σε γειτονικές περιοχές. Για τους ίδιους αυτούς πληθυσμούς μπορεί να αναπτυχθούν και μηχανισμοί αναπαραγωγικής απομόνωσης, που εμποδίζουν την δημιουργία γόνιμων απογόνων. Οι απόγονοι μπορεί να πεθαίνουν ή να είναι στείροι. Η αναπαραγωγική απομόνωση, που γίνεται με τους προαναφερθέντες μηχανισμούς, οδηγεί μέσω της φυσικής επιλογής στη γενετική απομόνωση, έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα διαφορετικό είδος. Η γενετική απομόνωση μπορεί να συντελείται ταυτόχρονα με την διαφοροποίηση στη μορφή ή να προηγείται των μορφολογικών αλλαγών.

2) Μελετώντας τα αρχεία των απολιθωμάτων βλέπουμε ότι έχουν εξαφανιστεί πολλά είδη οργανισμών. Προσπαθήστε να εξηγήσετε γιατί.

Απάντηση

Μελετώντας το αρχείο των απολιθωμάτων βρίσκουμε ότι πολλά περίεργα ζώα, όπως δεινόσαυροι, τριλοβίτες, αμμωνίτες, κ.ά. δεν υπάρχουν σήμερα. Η εξαφάνιση των ειδών είναι κάτι συνηθισμένο στην εξέλιξη και σε κάποιες περιπτώσεις δείχνει την επιτυχή δράση της φυσικής επιλογής.  Η  μετεξέλιξη  μιας  εξελικτικής γραμμής σε μια νέα

πετυχημένη μορφή, κάτω από την πίεση της φυσικής επιλογής περιλαμβάνει το 10-15 % των εξαφανίσεων.

Οι λόγοι εξαφάνισης πολλών ειδών οργανισμών μπορούν να ομαδοποιηθούν σε περιβαλλοντικούς - κλιματολογικούς, σε οικολογικούς - ανταγωνιστικούς και σε γεωλογικούς. Από τις 2.500 οικογένειες ζώων μόνο το 1/3 περίπου ζει. Οι υπόλοιπες εξαφανίστηκαν χωρίς να  αφήσουν  απογόνους,  εκτός  από  λίγες.   Σχετικά  με  τα  φυτά

υπάρχουν λίγες ενδείξεις εξαφανίσεων.   Πριν αναλύσουμε τους λόγους αυτούς θεωρούμε αναγκαίο να δοθούν κάποια στοιχεία για τη γεωλογική ιστορία της γης, που θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε τις περιβαλλοντικές παραμέτρους.

Η τοπογραφική διαμόρφωση και η κατανομή των ηπείρων που έχει η γη σήμερα δεν ήταν έτσι όταν είχε πρωτοσχηματιστεί πριν από 4,65 δισεκατομμύρια χρόνια. Οι αλλαγές που συνέβησαν είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία του πυρήνα, του μανδύα, του ωκεάνιου και του ελαφρύτερου ηπειρωτικού φλοιού, της υδρόσφαιρας και της ατμόσφαιρας.

Με βάση το αρχείο των απολιθωμάτων το παρελθόν της γης υποδιαιρείται σε δύο μεγα-αιώνες: τον Κρυπτοζωικό, από το σχηματισμό της γης έως τα 600 εκατομμύρια χρόνια πριν και τον Φανεροζωικό, που περιλαμβάνει τα τελευταία 600 εκατομμύρια χρόνια. Στην πρώτη περίοδο οι μορφές ζωής ήταν στοιχειώδεις χωρίς σκελετικά στοιχεία και συνεπώς το απολιθωματικό υλικό ανύπαρκτο. Επιπλέον, η πιθανότητα διατήρησης τέτοιων απολιθωμάτων ήταν μηδαμινή, λόγω των ισχυρότατων παραμορφώσεων και μεταμορφώσεων των πολύ παλιών πετρωμάτων στα οποία εγκλείστηκαν. Κατά τη διάρκεια του Φανεροζωικού αιώνα έχουμε πληθώρα απολιθωμάτων, που μαρτυρούν την εξελικτική πορεία της ζωής πάνω στη γη. Η περίοδο αυτή χωρίζεται στον Παλαιοζωικό, Μεσοζωικό και Καινοζωικό αιώνα, καθώς και σε πολλές άλλες περιόδους και υποπεριόδους, στις οποίες παρατηρούνται μεγάλης ή μικρότερης κλίμακας γεωλογικές ανακατατάξεις και δραματικές κλιματικές αλλαγές που επέδρασαν στα διάφορα είδη των οργανισμών που έζησαν σε κάθε περίοδο. Ενδεικτικά θα μπορούσαμε να αναφέρουμε την ενιαία ηπειρωτική μάζα στο ανώτερο παλαιοζωικό αιώνα, την Παγγαία, που διασπάστηκε στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια του  Μεσοζωικού  αιώνα  για  να  φτάσει  στο  διαχωρισμό  περίπου  των

σημερινών Ηπείρων πριν 65 εκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, εκτός από τη διαρκή κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών, παρατηρούνται περιοδικές κλιματικές και περιβαλλοντικές αλλαγές που οφείλονται στην μετατόπιση του άξονα περιστροφής της γης, στην αντιστροφή του μαγνητικού πόλου, στις ηφαιστειακές και σεισμικές δραστηριότητες, στην ορογενετική δραστηριότητα, αλλά και στην πρόσκρουση μετεωριτών στην επιφάνεια της γης. 

Συνεπώς, είναι αυτονόητο ότι πολλά είδη οργανισμών, κατά τους προηγούμενους γεωλογικούς αιώνες θα έχουν υποστεί τεράστια περιβαλλοντική πίεση, με αποτέλεσμα να μην μπορέσουν να προσαρμοστούν και να εξαφανιστούν. Στην περίπτωση αυτή η εξαφάνιση δεν εξαρτάται από την ποικιλότητα και οφείλεται στους περιβαλλοντικούς - κλιματολογικούς παράγοντες.

Υπάρχει όμως και η περίπτωση μια ευρείας έκτασης γεωμορφολογική αλλαγή να μειώσει την ικανότητα του περιβάλλοντος να σηκώσει τον ίδιο αριθμό ποικίλων ειδών με αποτέλεσμα λόγω των έντονων ανταγωνιστικών σχέσεων μερικά είδη να εξαφανιστούν. Στην περίπτωση αυτή η εξαφάνιση εξαρτάται από την ποικιλότητα και οφείλεται σε οικολογικούς λόγους.

Στη διάρκεια των γεωλογικών αιώνων έχουν συμβεί και μαζικές εξαφανίσεις ειδών, που περιλαμβάνουν πολύ πετυχημένα και εξαπλωμένα είδη για πολλά εκατομμύρια χρόνια, που κατά μια άποψη οφείλεται στη μεσολάβηση καταστροφικών γεγονότων. Για παράδειγμα στο κλείσιμο του Περμίου (230 εκ. χρόνια πριν) εξαφανίστηκαν οι μισές από τις γνωστές οικογένειες, ενώ μετά το τέλος του Κρητιδικού (63 εκ. χρόνια πριν) εξαφανίστηκε το 1/4 των οικογενειών των ζώων, ενώ τα φυτά παρέμειναν ανεπηρέαστα. Χαρακτηριστικότερη μαζική εξαφάνιση είναι αυτή των μεγάλων και πολύ επιτυχημένων ερπετών, των Δεινοσαύρων, που μπορεί να οφείλεται στις έντονες γεωμορφολογικές

αλλαγές, στον ανταγωνισμό από τα θηλαστικά ή στα καταστροφικά γεγονότα που ακολούθησαν μια πιθανή πτώση ενός τεραστίων διαστάσεων μετεωρίτη στην επιφάνεια της γης. Επίσης, πριν 11.000 χρόνια όταν η Β. Αμερική ήταν σκεπασμένη από παγετώνες υπήρχε μεγάλη ποικιλότητα στις ελεύθερες από παγετώνες περιοχές. Υπήρχαν καμήλες, ελέφαντες, άλογα και πολλά είδη πλακουντοφόρων θηλαστικών. Τα περισσότερα από αυτά τα είδη εξαφανίστηκαν 8.000 χρόνια πριν, όταν οι παγετώνες υποχώρησαν και το κλίμα έγινε ήπιο.

3) Να καταγράψετε όσους περισσότερους λόγους μπορείτε για τους οποίους ορισμένα είδη δεν απολιθώθηκαν ποτέ.

Απάντηση

Το παλαιοντολογικό αρχείο δεν είναι ένα τυχαίο δείγμα όλων των οργανισμών που προϋπήρξαν αλλά ένα ειδικά επιλεγμένο σύνολο. Επομένως, δεν είναι δυνατόν να αντιπροσωπεύει όλα τα είδη των οργανισμών, που έζησαν στο παρελθόν, αλλά ορισμένα μόνο από αυτά. Τα απολιθώματα που αποκαλύπτονται οφείλονται στο γεγονός ότι οι οργανισμοί εκείνοι βρέθηκαν σε κατάλληλες συνθήκες που τους επέτρεψαν να απολιθωθούν. Πολλά άλλα είδη δεν απολιθώθηκαν ποτέ και οι λόγοι είναι οι εξής:

1) Μπορεί να βρέθηκαν σε συνθήκες που να μην ευνοούσαν την απολίθωση ή την διατήρηση με οποιοδήποτε τρόπο. Συνήθως η αποσύνθεση του οργανισμού και ο διασκορπισμός των υπολειμμάτων από τα ζώα είναι ένα φυσικό επακόλουθο και αναμενόμενο γεγονός.

2) Η απολίθωση απαιτεί συνήθως την ύπαρξη ανόργανων και σκληρών τμημάτων. Τα φυτά που δεν διαθέτουν ανόργανα τμήματα έχουν ελάχιστες πιθανότητες να απολιθωθούν.

3) Η απολίθωση σαν διαδικασία δεν είναι ιδιαίτερα συχνή σε σχέση με το μέγεθος των πληθυσμών. Έτσι, είδη με ολιγάριθμους πληθυσμούς έχουν μικρές πιθανότητες να απολιθωθούν.

4) Ένας οργανισμός μπορεί να διατηρηθεί αν θαφτεί ή καλυφθεί σε ρυάκι ή λίμνη, σε λάσπη ή ηφαιστειακή τέφρα και σε σπηλιές. Σε αυτές τις ευνοϊκές συνθήκες για απολίθωση, ζούσαν ελάχιστα είδη.

5) Πολλά απολιθώματα βρίσκονται θαμμένα στον πυθμένα των θαλασσών και είναι δύσκολο έως αδύνατο να αποκαλυφθούν.

6) Τα απολιθώματα βρίσκονται σχεδόν αποκλειστικά σε ιζηματογενή πετρώματα και σπάνια στα μεταμορφωμένα που προέρχονται από ιζηματογενή, εξαιτίας του γεγονότος ότι καταστρέφονται κατά τη μεταμόρφωση. Συνεπώς, είναι πολύ πιθανό πολλά απολιθώματα να καταστράφηκαν κατά την μεταμόρφωση των ιζηματογενών πετρωμάτων, εξαιτίας της υψηλή πίεσης και θερμοκρασίας.

7) Τα διάφορα γεωλογικά στρώματα υφίστανται σημαντικές ανακατατάξεις που οφείλονται στη συνεχή μετατόπιση των λιθοσφαιρικών πλακών και στην επίδραση εξωτερικών παραγόντων διάβρωσης, με αποτέλεσμα οι απολιθωμένες μορφές των οργανισμών να καταστρέφονται ή να μετατοπίζονται σε τεράστια βάθη.

4) Να παρατηρήσετε με γυμνό μάτι ή με κιάλια ένα είδος πτηνών όπως κοτσύφια, χελιδόνια, σπουργίτια. Να κρατήσετε σημειώσεις με τις παρατηρήσεις σας ως προς τα εξωτερικά χαρακτηριστικά τους όπως χρώμα σώματος, φωνή και ως προς τις συμπεριφορές τους.

Απάντηση

Κοτσύφι: Είναι πουλί δεντρόβιο ή του εδάφους με μικρό ως μέτριο μέγεθος. Το ράμφος του είναι ίσο και μυτερό και τα πόδια του μακριά και δυνατά. Το χρώμα των φτερών του είναι συνήθως καστανό και στην κοιλιά κιτρινωπό, έχει χαρακτηριστικές κηλίδες και ποικίλει ανάλογα με το φύλο και την ηλικία. Γενικά τα κοτσύφια είναι πουλιά μελωδικά με ωραίο κελάηδημα. Η φωλιά τους έχει σχήμα ανοιχτής κούπας, ζουν σε όλες σχεδόν τις χώρες της γης και τρέφονται με έντομα, σπόρους και φρούτα. Κοινό είδος στην χώρα μας είναι ο κότσυφας ο αριστοτέλειος, με μαύρα φτερά και κίτρινο ράμφος. Το Μάρτιο το θηλυκό γεννά 4-6 γαλαζοπράσινα αυγά με κοκκινωπές κηλίδες, που τα κλωσά 13-14 ημέρες.

Χελιδόνι: Είναι πουλί ωδικό και αποδημητικό. Το σώμα του έχει μήκος 15 - 20 εκ. και χρώμα μαύρο γυαλιστερό στη ράχη, στο κεφάλι και την ουρά και λευκό στην κοιλιά και τα πόδια. Οι φτερούγες του είναι μακριές και μυτερές στις άκρες, τα  πόδια κοντά, η ουρά μακριά και διχαλωτή, το κεφάλι μικρό και το ράμφος κοντό και βαθιά σχισμένο ως τα αυτιά. Τα χελιδόνια πετούν με μεγάλη ταχύτητα, που συχνά ξεπερνά τα 150 χλμ την ώρα. Τρέφονται με έντομα που τα συλλαμβάνουν ενώ πετούν. Τη άνοιξη και το καλοκαίρι ζουν στη Ευρώπη και την Ασία, ενώ το φθινόπωρο μεταναστεύουν προς την τροπική και νότια Αφρική, καθώς και τις Νότιες περιοχές της Ασίας. Το χελιδόνι είναι από τα πιο αγαπημένα πουλιά για τον άνθρωπο, αφού κατασκευάζει την φωλιά του στα μπαλκόνια και στις στέγες των σπιτιών. Για την κατασκευή της φωλιάς χρησιμοποιεί χώμα, φτερά και πετραδάκια και ως συνδετικό υλικό το σάλιο του. Γεννά 4 - 5 αυγά κάθε φορά, τα μικρά εκκολάπτονται ύστερα από 15 ημέρες.

Σπουργίτης: Περιλαμβάνει 60 περίπου είδη, που ζουν στην Ευρώπη, στη Ασία και στην Αφρική. Στην Ελλάδα ζει το είδος με το επιστημονικό όνομα «Στρουφός ο κατοικίδιος». Το σώμα του είναι μικρό, το ράμφος του κωνικό, οι φτερούγες του αρκετά μεγάλες, η ουρά του μέτρια και το χρώμα του σκοτεινό ή σαν του ξερού χώματος. Ζει κατά ζεύγη και το αρσενικό διακρίνεται από ένα μαύρο σημάδι που έχει στο λαιμό και στο στήθος. Τρέφεται με σπόρους, ώριμους καρπούς και τρυφερά μπουμπούκια, προκαλώντας αρκετές ζημιές στις γεωργικές καλλιέργειες. Γεννά 3 φορές το χρόνο 5-7 αυγά, που τα κλωσά για 15 ημέρες σε πρόχειρες φωλιές, σε τρύπες και κοιλώματα των δέντρων ή των τοίχων, κάτω από κεραμίδια ή σε έτοιμες παλιές φωλιές άλλων πουλιών.

5) Τα κριτήρια της ομορφιάς είναι διαφορετικά σε κάθε χώρα της Γης. Στην Βιρμανία οι γυναίκες έχουν τη συνήθεια να φορούν κρίκους, για να μακραίνουν το λαιμό τους. Κανένα παιδί τους όμως δεν γεννιέται με μακρύ λαιμό. Δικαιολογήστε την απάντησή σας βασιζόμενοι στις γνώσεις που έχετε αποκομίσει από τις ενότητες της κληρονομικότητας και της εξέλιξης.

Απάντηση

Στη Γενετική αναπτύξαμε τον τρόπο της κληρονομικότητας των διαφόρων ιδιοτήτων, μέσω των γονιδίων και των χρωμοσωμάτων που μεταβιβάζονται στους απογόνους. Είχαμε τονίσει ότι χαρακτηριστικά που αποκτώνται κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου, ονομάζονται επίκτητα  και  δεν  κληρονομούνται.  Ο μακρύς  λαιμός των γυναικών της

Βιρμανίας, είναι επίκτητο χαρακτηριστικό και συνεπώς δεν μεταβιβάζεται στους απογόνους.

Ο Λαμάρκ, αλλά και ο Δαρβίνος, πίστευαν στην κληρονομικότητα των επίκτητων χαρακτηριστικών. Ο Δαρβίνος όμως προσπάθησε να εξηγήσει τις εξελικτικές διαδικασίες, μέσω της φυσικής επιλογής, ενώ ο Λαμάρκ διακήρυξε ότι το περιβάλλον διαμορφώνει νέα χαρακτηριστικά τα οποία κληρονομούνται. Ας δούμε πως ο ίδιος περιγράφει τον τρόπο που οι καμηλοπαρδάλεις απόκτησαν μακρύ λαιμό και μακριά μπροστινά πόδια: «Γνωρίζουμε πως αυτό το ζώο, το μεγαλύτερο από τα θηλαστικά, κατοικεί στο εσωτερικό της Αφρικής και σε τόπους όπου η γη, σχεδόν πάντα ξηρή και χωρίς χόρτα, το αναγκάζει να βόσκει τα φυλλώματα των δέντρων και να προσπαθεί διαρκώς να τα φτάσει. Αποτέλεσμα αυτής της μακραίωνης συνήθειας όλων των ατόμων του είδους είναι ότι τα μπροστινά πόδια γίνανε πιο μακριά από τα πισινά και ο λαιμός μάκρυνε τόσο που η καμηλοπάρδαλη μπορεί να φτάσει έξι μέτρα ύψος σηκώνοντας το κεφάλι της χωρίς όμως να σταθεί όρθια πάνω στα πισινά της πόδια».Σήμερα γνωρίζουμε ότι οι επίκτητες ιδιότητες δεν κληρονομούνται, γι’ αυτό η θεωρία του Λαμάρκ δεν είναι σωστή. Η εξελικτική διαδικασία προϋποθέτει την γονοτυπική αλλαγή και στη συνέχεια την επίδραση της φυσικής επιλογής που αποτυπώνει τις αλλαγές και κάνει τα άτομα περισσότερο προσαρμοσμένα στο περιβάλλον.

1) Χαρακτηρίστε μα τη λέξη σωστό (Σ) ή λάθος (Λ) τις παρακάτω προτάσεις:

α) Όλα τα ζωικά και φυτικά είδη που έζησαν κατά το παρελθόν αποτυπώνονται στα απολιθώματα.

β) Οι μεταλλάξεις είναι ένας από τους παράγοντες που συμβάλλουν στην εξέλιξη των οργανισμών.

γ) Με τη φυσική επιλογή προωθούνται και κατευθύνονται οι εξελικτικές αλλαγές.

δ) Όλοι οι οργανισμοί έχουν τη ικανότητα προσαρμογής στα διάφορα περιβάλλοντα.

ε) Ο αυστραλοπίθηκος θεωρείται ο πρόγονος των ανθρωπιδών (Hominidae).

2) Συμπληρώστε με την κατάλληλη λέξη τα κενά στις προτάσεις που ακολουθούν:

– Η ποικιλία στη μορφή, στο μέγεθος ή στα χαρακτηριστικά οφείλεται κυρίως στη _________     ___________ κάθε οργανισμού.

– Οι απολιθωμένες μορφές αποτελούν το _________ της γης.

– Ένας από τους τρόπους ___________ είναι ο εγκλωβισμός σε ρετσίνι δέντρων και η μετατροπή σε __________ .

– Η αρχαιοπτέρυγα είναι ένας οργανισμός που συγκεντρώνει χαρακτηριστικά ____________ και __________ .

– Η γεωγραφική ___________ , οι μεταλλάξεις και η φυσική επιλογή οδηγούν στη δημιουργία ενός νέου _________ .

– Η χρωματική __________ βοηθά στην __________ των οργανισμών.

– Ο πιο διάσημος Αυστραλοπίθηκος είναι η _________ , που η ηλικία του υπολογίστηκε σε __________ χρόνια.

3) Να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη φράση που συμπληρώνει σωστά την πρόταση:

– H εμφάνιση των σκουρόχρωμων πεταλούδων οφείλεται:

   α) στην μετανάστευση των στικτών ανοιχτόχρωμων πεταλούδων.

   β) στην αλλαγή χρώματος των στικτών ανοιχτόχρωμων πεταλούδων.

  γ) στην καλύτερη προσαρμοστικότητά τους στο νέο βιομηχανικό περιβάλλον έτσι ώστε να μην διακρίνονται από τα πουλιά.

– Με τη φυσική επιλογή

    α) προωθούνται  και κατευθύνονται οι εξελικτικές αλλαγές.

    β) δημιουργούνται νέα γνωρίσματα στους οργανισμούς.

    γ) προωθείται η μετανάστευση και η απομόνωση ενός πληθυσμού. 

4) Στον παρακάτω πίνακα να συνδέσετε με μια γραμμή κάθε λέξη ή φράση της αριστερής στήλης μα την κατάλληλη λέξη ή φράση της δεξιάς:

εμφάνιση ζωής                                 προσαρμοσμένος

απομονώσεις                                     αρχαιοπτέρυγα

απολιθώματα                                     Δαρβίνος

Λούση                                                 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν

επιβίωση                                             «αρχείο» της γης

πρόγονος πουλιών                              λεπτός Αυστραλοπίθηκος

μεταλλάξεις                                        ειδογένεση

φυσική επιλογή                                  ποικιλομορφία

5) Ποια είναι εκείνα τα σκελετικά χαρακτηριστικά που πρέπει να διαθέτουν οι απολιθωμένες μορφές ώστε να αποτελούν προγονικές μορφές του είδους μας;

6) Ποια είναι τα κυριότερα σημεία της νεοδαρβινικής ή συνθετικής θεωρίας;

7) Τι ονομάζουμε ομόλογα και τι ανάλογα όργανα;

Απαντήσεις

1) α) Λάθος

    β) Σωστό

    γ) Σωστό

    δ) Λάθος

    ε) Σωστό

2) – Η ποικιλία στη μορφή, στο μέγεθος ή στα χαρακτηριστικά οφείλεται κυρίως στη γενετική ταυτότητα κάθε οργανισμού.

– Οι απολιθωμένες μορφές αποτελούν το «αρχείο» της γης.

– Ένας από τους τρόπους διατήρησης είναι ο εγκλωβισμός σε ρετσίνι δέντρων και η μετατροπή σε κεχριμπάρι.

– Η αρχαιοπτέρυγα είναι ένας οργανισμός που συγκεντρώνει χαρακτηριστικά ερπετών και πτηνών.

– Η γεωγραφική απομόνωση, οι μεταλλάξεις και η φυσική επιλογή οδηγούν στη δημιουργία ενός νέου είδους.

– Η χρωματική προσαρμογή βοηθά στην επιβίωση των οργανισμών.

– Ο πιο διάσημος Αυστραλοπίθηκος είναι η Λούση, που η ηλικία του υπολογίστηκε σε 3,8 εκατομμύρια χρόνια.

3) – Η εμφάνιση των σκουρόχρωμων πεταλούδων οφείλεται στην καλύτερη προσαρμοστικότητά τους στο νέο βιομηχανικό περιβάλλον έτσι ώστε να μην διακρίνονται από τα πουλιά.

– Με τη φυσική επιλογή προωθούνται και κατευθύνονται οι εξελικτικές αλλαγές.

4)

εμφάνιση ζωής                                 προσαρμοσμένος

απομονώσεις                                     αρχαιοπτέρυγα

απολιθώματα                                     Δαρβίνος

Λούση                                               3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν

επιβίωση                                             «αρχείο» της γης

πρόγονος πουλιών                              λεπτός Αυστραλοπίθηκος

μεταλλάξεις                                        ειδογένεση

φυσική επιλογή                                  ποικιλομορφία

5) α) Τα δάκτυλα να είναι ευλύγιστα, κατάλληλα για λαβές, με νύχια πλατιά και όχι γαμψά.

β) Να διαθέτουν αντιτακτό αντίχειρα.

γ) Η σπονδυλική στήλη και η λεκάνη να είναι προσαρμοσμένες στην όρθια στάση και βάδιση.

δ) Ο σκελετός της κεφαλής να παρουσιάζει αυξημένη κρανιακή χωρητικότητα, που συνεπάγεται την αντίστοιχη ανάπτυξη του εγκεφάλου.

ε) Οι σιαγόνες να παρουσιάζουν τάση σταδιακής σμίκρυνσης και οι πλάγιοι κλάδοι των σιαγόνων να απομακρύνονται μεταξύ τους (παραβολή), αντί να είναι παράλληλοι.

στ) Το οδοντικό τόξο να έχει σχήμα ανεστραμμένου U ή να είναι πιο ομαλά κυρτωμένο προσεγγίζοντας σε μια παραβολή. Οι κυνόδοντες να είναι μικροί και σμιλόμορφοι και όχι προεξέχοντες, να μην υφίσταται δηλαδή το μεσοδιάστημα στην άνω γνάθο μεταξύ του πλάγιου κοπτήρα και του κυνόδοντα.

6) α) Ο πληθυσμός αντανακλά ένα βιολογικό σύνολο που οι ιδιότητες του και τα χαρακτηριστικά του διαφέρουν από αυτές που χαρακτηρίζουν καθένα από τα μέλη του. Στην εξέλιξη η σχετική μονάδα δεν είναι το άτομο αλλά ο πληθυσμός. Τα άτομα από εξελικτικής πλευράς είναι εφήμερα, ενώ οι πληθυσμοί είναι συνεχείς.

β) Οι μεταλλάξεις είναι η πηγή της μεγαλύτερης ποικιλότητας των πληθυσμών.

γ) Εκτός από τις μεταλλάξεις, άλλοι βασικοί παράγοντες ποικιλότητας είναι ο ανασυνδυασμός, η γονιδιακή μετανάστευση και η τυχαία γενετική εκτροπή.

δ) Η φυσική επιλογή αυξάνει την αναπαραγωγική ικανότητα των περισσότερο επιτυχημένων και προσαρμοσμένων στο περιβάλλον ατόμων. Όσο πιο μεγάλη είναι ποικιλότητα σε ένα πληθυσμό, τόσο πιο μεγάλη είναι η δυνατότητα δράσης της φυσικής επιλογής.

ε) Η μετάλλαξη, η μετανάστευση, ο ανασυνδυασμός, η τυχαία γενετική εκτροπή και η φυσική επιλογή, συνθέτουν ένα πολυπαραγοντικό σύστημα που κατευθύνει την εξέλιξη.

στ) Η ολοκλήρωση της εξελικτικής διαδικασίας οδηγεί στη δημιουργία ενός νέου είδους μέσα από τους μηχανισμούς της αναπαραγωγικής απομόνωσης, που καταλήγουν στην γενετική απομόνωση.

ζ) Η συνθετική θεωρία δέχεται ότι το περιβάλλον όχι άμεσα αλλά έμμεσα (χάρη στη φυσική επιλογή) αποτυπώνει τις αλλαγές σ’ ένα είδος. Είναι μια θεωρία εκλεκτικού τύπου γιατί δείχνει ότι οι αλλαγές γίνονται από επιλογή μέρους του κληρονομικού υλικού που υπάρχει από πριν στη γενετική ποικιλομορφία του πληθυσμού.

7) Ομόλογα όργανα: όργανα με κοινή φυλογενετική προέλευση και γι’ αυτό με ίδια βασική δομή. Όπως για παράδειγμα τα φτερά των πουλιών, τα φτερά της νυχτερίδας, τα πτερύγια της φάλαινας, το ανθρώπινο χέρι, τα άκρα της σαύρας και του κροκοδείλου.

Ανάλογα όργανα: όργανα με τελείως διαφορετική ανατομία και προέλευση κατά την εμβρυογένεση, αλλά με παρόμοιο σχήμα, αφού εξυπηρετούν την ίδια λειτουργία. Για παράδειγμα μπορούμε να αναφέρουμε, τα φτερά των εντόμων και τα φτερά των πουλιών ή τα πτερύγια των ψαριών και τα πτερύγια της φάλαινας.