Дивергенція, конвергенція, паралелізм; біологічний прогрес і регрес
~20 хв · 9 розділів · 10 тестових запитань
Розрізняй дивергенцію, конвергенцію і паралелізм на прикладах тварин і рослин; порівнюй біологічний прогрес і біологічний регрес за чисельністю, ареалом і кількістю підпорядкованих систематичних груп.
Дивергенція — одне з ключових понять еволюційного вчення. Термін походить від латинського divergere (відхилятися, розходитися) і означає розходження ознак у нащадків спільного предка, популяції яких пристосовуються до різних умов існування. Уявімо: одна вихідна група організмів опиняється в різних середовищах, і з неї з часом виникає кілька нових, несхожих між собою груп.
Ч. Дарвін у праці «Походження видів» (1859) навів схему такого розгалуження, яка нагадує дерево: від спільного стовбура відходять гілки, що далі розходяться дедалі більше. Ця ідея — основа сучасного уявлення про філогенетичне дерево життя.
Механізм дивергенції
Як працює дивергенція? У різних умовах середовища природний добір підтримує різні ознаки. Те, що вигідно в одному місці, може бути шкідливим в іншому. До цього додаються ізоляція (географічна чи екологічна) та дрейф генів, які прискорюють розходження. Важливо: загибель проміжних форм не є обов'язковою умовою кожного випадку дивергенції — іноді проміжні форми існують поряд із крайніми варіантами.
Класичний приклад: дарвінові в'юрки
Найвідоміший приклад дивергенції — в'юрки Галапагоських островів, яких Дарвін вивчав під час подорожі на кораблі «Бігль». Усі ці птахи походять від спільного материкового предка з Південної Америки. Потрапивши на різні острови з різними кормовими ресурсами, популяції почали розходитися за формою дзьоба — головною ознакою, що визначає спосіб живлення:
Група в'юрків | Форма дзьоба | Тип живлення |
|---|---|---|
Насіннєїдні в'юрки | Товстий, міцний дзьоб | Розколюють тверде насіння |
Комахоїдні в'юрки | Тонкий, гострий дзьоб | Ловлять комах |
Кактусові в'юрки | Довгий, загострений дзьоб | Живляться нектаром і м'якоттю кактусів |
Дятловий в'юрок | Міцний, прямий дзьоб | Виколупує личинок з-під кори за допомогою колючки кактуса |
Приклад: кінцівки ссавців
Інший класичний приклад дивергенції — кінцівки різних ссавців. Усі вони мають однаковий план будови (плечова кістка, променева й ліктьова кістки, зап'ясток, п'ясток, фаланги пальців), але виконують різні функції:
Рука людини — хапальна, з протиставленим великим пальцем.
Крило кажана — подовжені пальці утримують літальну перетинку.
Ласт кита — вкорочені кістки, утворюють плавець.
Нога коня — довгі кістки, один робочий палець, укритий копитом.
Риюча кінцівка крота — коротка, широка, з міцними кігтями.
Органи, що мають спільне походження та єдиний план будови, але можуть виконувати різні функції, називають гомологічними. Дивергенція веде до утворення саме гомологічних органів (детальніше про це — в окремому уроці).
Значення дивергенції
Саме дивергенція пояснює величезне різноманіття живого на Землі. Від одного предка можуть виникнути десятки й сотні видів, родів і вищих систематичних груп, кожна з яких пристосована до свого середовища. Дивергенція — основа видоутворення й макроеволюції.
Якщо дивергенція — це розходження ознак споріднених груп, то конвергенція — навпаки: незалежне формування схожих ознак у неспоріднених або віддалено споріднених організмів, які мешкають у подібних умовах. Важливо розуміти: «неспоріднені» в цьому контексті не означає, що вони взагалі не мають спільних предків (усі живі організми походять від єдиного предка), а лише те, що подібна ознака не була успадкована в такому вигляді від найближчого спільного предка.
Конвергенція: схожість у подібних умовах
Механізм конвергенції простий: подібне середовище створює подібні «вимоги» до організму, і природний добір незалежно формує схожі ознаки в різних груп. Класичні приклади:
Обтічна форма тіла: акула (хрящова риба), іхтіозавр (вимерлий морський плазун) і дельфін (ссавець) — усі мають схожу форму тіла, що зменшує опір води під час плавання. Однак акула дихає зябрами, а дельфін — легенями й вигодовує малят молоком.
Копальні кінцівки: передні кінцівки крота (ссавець) і капустянки (комаха) мають схожу форму — короткі, широкі, з міцними кігтями, пристосовані для риття в ґрунті.
Крила: крила птахів і метеликів виконують однакову функцію (політ), але мають різне походження — крило птаха — видозмінена передня кінцівка, крило метелика — виріст стінки тіла (кутикулярний виріст).
М'ясисті стебла з колючками: кактуси (Америка) і молочаї (Африка) — представники різних родин, але в посушливих умовах незалежно виробили товсті соковиті стебла, що запасають воду, і колючки для захисту від травоїдних.
Органи, що мають різне походження, але виконують подібні функції, називають аналогічними. Конвергенція веде до утворення саме аналогічних органів. Наприклад, крило птаха й крило метелика — аналогічні органи. Конвергенція не свідчить про спорідненість: дельфін залишається ссавцем, хоч і схожий на акулу.
Паралелізм: схожість у споріднених лініях
Паралелізм — незалежні подібні зміни в споріднених лініях організмів, що відбуваються на подібній вихідній спадковій основі. Від конвергенції паралелізм відрізняється тим, що групи, які паралельно змінюються, мають спільного предка, а тому володіють схожим генетичним матеріалом. Саме через це природний добір у подібних умовах «обирає» одні й ті самі варіанти генів.
Переконливий приклад паралелізму — повторне зменшення кісткових пластинок у прісноводних популяціях триголкової колючки (риба родини колючкових). У різних прісноводних озерах і річках незалежно виникали популяції зі зменшеною кількістю кісткових пластинок. Дослідження показали, що в усіх цих популяцій відбір діяв на ті самі успадковані варіанти гена Eda. Оскільки популяції походять від спільного предка, у якого цей ген уже мав певні алелі, а умови (прісна вода) були подібними, зміни відбулися паралельно.
Обережно з літальними перетинками летяг! Сумчаста летяга (Австралія) й плацентарна летяга (Північна Америка) мають літальні перетинки, але належать до різних інфракласів ссавців. Деякі автори наводять їх як приклад паралелізму, інші — конвергенції. На НМТ цей приклад краще не використовувати для однозначного визначення — покладайся на чітко описані випадки.
Порівняння дивергенції, конвергенції й паралелізму
Для правильного розрізнення цих понять на НМТ постав собі два запитання:
Чи мають групи спільного предка? — Якщо так, це дивергенція (ознаки розходяться) або паралелізм (ознаки змінюються схожим чином). Якщо ні або предок дуже віддалений — це конвергенція.
У якому напрямі змінюються ознаки? — Якщо від спільного предка ознаки стають дедалі різноманітнішими — це дивергенція. Якщо в різних групах незалежно виникають схожі ознаки — це конвергенція або паралелізм.
Явище | Спорідненість груп | Зміна ознак | Результат |
|---|---|---|---|
Дивергенція | Споріднені (спільний предок) | Розходження | Гомологічні органи |
Конвергенція | Неспоріднені або віддалено споріднені | Зближення (схожість) | Аналогічні органи |
Паралелізм | Споріднені (спільний предок) | Незалежна схожа зміна | Подібні ознаки на спільній генетичній основі |
Пам'ятай: межа між термінами залежить від рівня ознаки, тому рангу «один клас» недостатньо для однозначного висновку. Завжди зважай на конкретний опис у завданні.
Біологічний прогрес і біологічний регрес — це стани, у яких може перебувати група організмів (вид, рід, клас тощо) у процесі еволюції. Ці поняття вперше чітко розрізнив російський еволюціоніст О. М. Сєверцов у 1925 році. Всупереч поширеній помилці, біологічний прогрес не означає ускладнення будови — він визначається зовсім іншими критеріями.
Критерії біологічного прогресу
Група перебуває в стані біологічного прогресу, якщо:
Зростає чисельність особин — популяції стають більшими, густина населення збільшується.
Розширюється ареал — група освоює нові території або середовища існування.
Збільшується кількість підпорядкованих систематичних груп — виникають нові популяції, підвиди, види, роди.
Група в біологічному прогресі успішно конкурує з іншими організмами, ефективно використовує ресурси середовища й має високий репродуктивний потенціал. Перспектива такої групи — подальше процвітання.
Приклади біологічного прогресу
Група | Чисельність / поширення | Ознаки прогресу |
|---|---|---|
Покритонасінні (квіткові) рослини | Понад 250 000 видів, домінують на суходолі | Величезна видова різноманітність, широкий ареал |
Комахи | Близько 1 000 000 описаних видів | Найчисленніший клас тварин, освоїли всі середовища |
Гризуни | Найбільший ряд ссавців | Висока чисельність, космополітне поширення |
Горобцеподібні птахи | Понад 6 000 видів | Найбільший ряд птахів, адаптовані до різних екосистем |
Колорадський жук | Поширився з Північної Америки до Європи й України | Розширення ареалу, висока чисельність |
Сірий пацюк | Космополіт, живе поряд з людиною | Широке поширення, високий репродуктивний потенціал |
Прогрес ≠ ускладнення будови
Один із найважливіших висновків: біологічний прогрес не тотожний морфологічному прогресу (ароморфозу). Група може мати спрощену будову, але залишатися в біологічному прогресі. Наприклад:
Стьожкові черви (ціп'яки) — паразити, що втратили травну систему, але мають величезну плодючість (виділяють мільйони яєць) і поширені по всьому світу. Їхня чисельність і ареал свідчать про біологічний прогрес.
Повитиця — рослина-паразит, що втратила хлорофіл і справжнє листя, але широко поширена на полях, де паразитує на культурних рослинах.
Отже, спрощення будови — не показник регресу. Ключові критерії — чисельність, ареал і кількість підпорядкованих груп.
Біологічний регрес — стан групи організмів, протилежний біологічному прогресу. Його ознаки:
Зменшення чисельності особин — популяції стають дрібнішими, їхня густина падає.
Звуження ареалу — територія поширення скорочується, часто розривається на ізольовані фрагменти.
Зменшення кількості підпорядкованих систематичних груп — зникають популяції, підвиди, види, роди.
Група в регресі не встигає пристосуватися до змін умов середовища, програє в конкуренції з іншими організмами й ризикує вимерти. Регрес — тривала тенденція, а не сезонне коливання чисельності в одному році.
Історичний приклад: гінкгові
У мезозойську еру гінкгові (Ginkgoales) були численною й різноманітною групою голонасінних рослин. Нині зберігся лише один вид — гінкго дволопатеве (Ginkgo biloba). Це класичний приклад біологічного регресу на рівні ряду: різноманіття впало від багатьох родів до одного.
Людина як чинник регресу
Діяльність людини значно прискорює біологічний регрес багатьох видів:
вирубування лісів знищує природні середовища існування;
розорювання степів зменшує площу природних біотопів;
промисел (полювання, рибальство) винищує популяції;
забруднення довкілля погіршує якість середовища.
Приклад — тур (Bos primigenius), дикий предок великої рогатої худоби, який вимер 1627 року через надмірне полювання й втрату середовищ існування.
Охорона може вивести вид із регресу
Важливо пам'ятати: регрес не означає неминучого вимирання. Охоронні заходи здатні вивести вид зі стану регресу. Наприклад, зубр (Bison bonasus) на початку XX століття опинився на межі зникнення — в зоопарках залишалося лише кілька десятків особин. Завдяки програмам розведення й реінтродукції чисельність зубрів вдалося відновити до кількох тисяч. Сьогодні вид уже не вважають таким, що перебуває в стані біологічного регресу.
Порівняння біологічного прогресу й регресу
Критерій | Біологічний прогрес | Біологічний регрес |
|---|---|---|
Чисельність особин | Зростає | Зменшується |
Ареал | Розширюється | Звужується |
Кількість підпорядкованих груп | Збільшується | Зменшується |
Перспектива | Процвітання | Загроза вимирання |
Приклади | Покритонасінні, комахи, колорадський жук | Гінкгові, тур (вимер) |
Не квапся з висновками! Не оголошуй усі плауни, хвощі, латимерію або зубрів такими, що нині скорочуються, лише через давність чи рідкісність групи. Для оцінки сучасного стану конкретного виду потрібні дані про довготривалі зміни чисельності й ареалу. Охоронний статус визначають за встановленими критеріями загрози (МСОП), а не лише за шкільним терміном «біологічний регрес». Це питання детальніше розглядають у темі «Глобальні екологічні проблеми і охорона природи».
У цьому розділі розглянемо типові завдання НМТ на тему дивергенції, конвергенції, паралелізму, біологічного прогресу й регресу. Кожен приклад містить задачу, покрокове розв'язання й пояснення, чому інші варіанти неправильні.
Приклад 1. Логічні пари: приклад — явище
Установи відповідність між описами (1–4) і явищами (А–Д):
Опис | Явище |
|---|---|
1. Різні дзьоби в'юрків Галапагоських островів, що походять від спільного материкового предка | А. Конвергенція |
2. Схожа обтічна форма тіла акули й дельфіна | Б. Дивергенція |
3. Незалежне зменшення кісткових пластинок у прісноводних популяціях триголкової колючки через добір тих самих успадкованих варіантів гена | В. Біологічний прогрес |
4. Зростання чисельності й розширення ареалу колорадського жука в Європі | Г. Паралелізм |
Д. Біологічний регрес (зайве) |
Покрокове розв'язання:
У в'юрків спільний предок, а ознаки (дзьоби) різні — це розходження ознак, тобто дивергенція. 1 → Б.
Акула (риба) і дельфін (ссавець) — віддалено споріднені, форма тіла схожа через життя у воді. Це конвергенція. 2 → А.
Популяції колючки споріднені (спільний предок), зміни схожі й засновані на тих самих варіантах гена — це паралелізм. 3 → Г.
Зростання чисельності й ареалу жука — ознаки біологічного прогресу. 4 → В.
Ключ: 1Б, 2А, 3Г, 4В. Д (регрес) — зайве, оскільки в жодному описі не йдеться про зменшення чисельності чи ареалу.
Приклад 2. Вибір однієї відповіді: чому схожі акула й дельфін?
Чим пояснюється схожість форми тіла акули й дельфіна?
А. Життям у подібних умовах водного середовища — конвергенцією
Б. Спільним походженням від риб
В. Дивергенцією від спільного предка
Г. Успадкуванням ознак, набутих під час плавання
Покрокове розв'язання:
Акула належить до хрящових риб, дельфін — до ссавців. Їхній спільний предок жив дуже давно й не мав обтічної форми тіла, тому схожість виникла незалежно.
Це класичний приклад конвергенції: подібні умови (вода) сформували схожу форму тіла.
Варіант Б неправильний: дельфін походить не від риб, а від наземних ссавців.
Варіант В неправильний: дивергенція — це розходження ознак споріднених груп, а не зближення.
Варіант Г неправильний: ознаки, набуті організмом протягом життя, не успадковуються (це показали А. Вейсман і генетика; на успадкуванні набутих ознак ґрунтувалася гіпотеза Ж.-Б. Ламарка).
Ключ: А.
Приклад 3. «Два твердження»: спрощення будови й регрес
Проаналізуй два твердження:
I. Ознаки біологічного прогресу — зростання чисельності й розширення ареалу.
II. Спрощення будови стьожкових червів свідчить про їхній біологічний регрес.
Яке з тверджень правильне?
А. Правильне лише I
Б. Правильне лише II
В. Правильні обидва
Г. Обидва неправильні
Покрокове розв'язання:
Твердження I правильне: біологічний прогрес справді характеризують зростання чисельності й розширення ареалу.
Твердження II неправильне: стьожкові черви мають спрощену будову, але вони численні й поширені, тобто перебувають у біологічному прогресі. Спрощення будови не є ознакою регресу.
Отже, правильне лише твердження I.
Ключ: А.
Приклад 4. Вибір однієї відповіді: динаміка регресу
Яка динаміка відповідає біологічному регресу?
А. Протягом багатьох поколінь чисельність виду й площа ареалу зменшуються
Б. Чисельність і ареал виду неухильно зростають
В. Восени чисельність знижується, навесні відновлюється
Г. Орган спрощується, але чисельність особин зростає
Покрокове розв'язання:
Біологічний регрес — це довготривале зменшення чисельності й ареалу. Варіант А описує саме це.
Варіант Б описує біологічний прогрес, а не регрес.
Варіант В — сезонне коливання, яке не є біологічним регресом (регрес — тривала тенденція).
Варіант Г: спрощення органа при зростанні чисельності — це біологічний прогрес, не регрес.
Ключ: А.
На НМТ з біології учні часто припускаються однотипних помилок у цій темі. Ось найпоширеніші пастки та способи їх уникнути.
Помилка 1. Конвергенцію пояснюють спільним походженням. Насправді конвергенція — це схожість, що виникла незалежно в подібних умовах. Якщо групи мають спільного предка, а ознака в нього була іншою — це не конвергенція, а дивергенція або паралелізм. Приклад помилки: «Акула й дельфін схожі, бо походять від риб» — це неправда, дельфін походить від наземних ссавців.
Помилка 2. Плутають конвергенцію з паралелізмом. Запам'ятай: паралелізм стосується лише близьких за походженням груп (спільний предок), а конвергенція — віддалено споріднених або неспоріднених. Якщо в задачі сказано, що групи споріднені й мають схожу спадкову основу — це паралелізм.
Помилка 3. Плутають напрям змін. Дивергенція — це розходження ознак споріднених груп (від одного предка до різних форм). Конвергенція — зближення ознак неспоріднених груп (від різних предків до схожих форм). Не плутай напрям!
Помилка 4. Ототожнюють біологічний прогрес з ускладненням будови. Це найпоширеніша пастка в темі про прогрес і регрес. Біологічний прогрес визначають не за складністю будови, а за чисельністю, ареалом і кількістю підпорядкованих груп. Паразити (стьожкові черви, повитиця) можуть мати спрощену будову, але перебувати в біологічному прогресі.
Помилка 5. Вважають регресом короткочасне зменшення чисельності. Зменшення чисельності через посуху, холодну зиму або сезонні коливання — це не біологічний регрес. Регрес — тривала (багатопоколінна) тенденція до зменшення чисельності, ареалу й різноманіття.
Помилка 6. Вважають, що вид у стані регресу неминуче вимре. Насправді охоронні заходи (розведення в неволі, відновлення середовищ існування) можуть вивести вид із регресу. Класичний приклад — зубр, чисельність якого відновлено.
Тема «Дивергенція, конвергенція, паралелізм; біологічний прогрес і регрес» входить до теми 5.5 програми НМТ з біології (розділ 5). Вимога програми — порівнювати біологічний прогрес і біологічний регрес.
Формати завдань
Форма | Номери (демоваріант НМТ-2026) | Оцінювання |
|---|---|---|
Логічні пари 1–4 → А–Д | 25–28 (у демо 2026 — теми 1.3, 3.6, 3.14, 4.5; тема 5.5 у них не траплялася, хоча пари «приклад → явище» з цієї теми можливі) | 1 бал за кожну правильну пару, до 4 балів. Одна буква зайва. |
Вибір однієї відповіді (А–Г) | 23 (за рисунком), 24 (за цитатою з наукової праці) | 0 або 1 бал |
У демоваріанті НМТ-2026 тема 5.5 є основною в завданні № 24 (за цитатою з наукової праці) і додатковою в № 23 (за рисунком).
Стратегія виконання
Уважно прочитай опис. Визнач, чи мають організми спільного предка, чи ні.
Якщо мають — подумай, чи ознаки розходяться (дивергенція) чи змінюються схожим чином (паралелізм).
Якщо не мають або предок дуже віддалений — це конвергенція.
Для прогресу/регресу: дивись на чисельність (зростає чи зменшується), ареал (розширюється чи звужується) і кількість підпорядкованих груп.
Не забувай: спрощення будови — не ознака регресу.
Важливо! Довідкових матеріалів на НМТ немає. Потрібно знати визначення й приклади напам'ять. За кожну правильну пару в завданні на відповідність бал нараховують окремо, тому неповне знання теми теж дає бали.
Тут зібрані найчастіші запитання, які виникають під час вивчення теми. Розгорни будь-яке, щоб побачити відповідь.
Чому дельфін не риба, хоча схожий на акулу?
Дельфін і акула схожі за формою тіла через конвергенцію — пристосування до життя у водному середовищі. Однак дельфін — ссавець: він дихає легенями, народжує живих дитинчат і вигодовує їх молоком, має волосяний покрив (хоча б у зародковому стані) і теплокровний. Акула — риба: дихає зябрами, холоднокровна, не має молочних залоз. Їхня схожість — результат конвергенції, а не спорідненості.
Чим паралелізм відрізняється від конвергенції?
Головна відмінність — у спорідненості груп. Конвергенція виникає між неспорідненими або дуже віддалено спорідненими групами, які не успадкували подібну ознаку від спільного предка. Паралелізм — між спорідненими групами, що мають спільного предка й подібну генетичну основу. Наприклад, схожість акули й дельфіна — конвергенція (віддалені групи). А незалежне зменшення кісткових пластинок у різних популяцій триголкової колючки — паралелізм (споріднені популяції одного виду).
Чи може група з простою будовою перебувати в біологічному прогресі?
Так, може. Біологічний прогрес визначають не за складністю будови, а за зростанням чисельності, розширенням ареалу й збільшенням кількості підпорядкованих груп. Наприклад, стьожкові черви (паразити) мають спрощену будову (відсутня травна система, спрощені органи чуття), але вони численні, поширені по всьому світу й утворюють багато видів. Отже, вони перебувають у біологічному прогресі.
Чи означає біологічний регрес неминуче вимирання?
Ні, не означає. Біологічний регрес — це загрозливий стан, але охоронні заходи можуть його подолати. Класичний приклад — зубр. На початку XX століття в дикій природі зубрів уже не було, залишилося лише кілька десятків особин у зоопарках. Завдяки програмам розведення й реінтродукції чисельність виду вдалося збільшити до кількох тисяч, і тепер зубр уже не вважається таким, що перебуває в біологічному регресі.
Як дивергенція пов'язана з утворенням нових видів?
Дивергенція — це механізм, що лежить в основі видоутворення. Коли популяції одного виду опиняються в різних умовах (наприклад, на різних островах), природний добір починає підтримувати різні ознаки. З часом, завдяки ізоляції, відмінності накопичуються настільки, що популяції втрачають здатність схрещуватися — утворюються нові види. Саме так від спільного предка дарвінових в'юрків виникло понад 15 різних видів. Дивергенція також пояснює утворення вищих таксонів (родів, родин тощо).
Дивергенція — розходження ознак нащадків спільного предка, яке веде до утворення гомологічних органів і нових систематичних груп. Приклади: дарвінові в'юрки, кінцівки ссавців.
Конвергенція — незалежна схожість віддалено споріднених груп у подібних умовах, що веде до утворення аналогічних органів. Приклади: акула й дельфін, крила птахів і крила метеликів.
Паралелізм — незалежні подібні зміни в споріднених групах на спільній спадковій основі. Приклад: зменшення кісткових пластинок у популяцій триголкової колючки.
Біологічний прогрес — зростання чисельності, розширення ареалу, збільшення кількості підпорядкованих груп. Приклади: покритонасінні, комахи, колорадський жук.
Біологічний регрес — зменшення чисельності, звуження ареалу, зменшення кількості підпорядкованих груп; загроза вимирання. Приклад: гінкгові (один вид), тур (вимер).
Біологічний прогрес не тотожний ускладненню будови. Паразити зі спрощеною будовою (стьожкові черви, повитиця) можуть перебувати в біологічному прогресі.