Что способствовало развитию прямохождения
Естествознание.ру
Прямохождение человека: особенности эволюционного развития
Внушения совести в связи с раскаянием и чувством долга являются важнейшими различиями между человеком и животным.
Несмотря на общее прошлое человека и обезьяны, люди в своем развитии далеко ушли от мохнатых сородичей. Ученые связывают ключевые отличия человека от обезьяны со способностью к прямохождению, то есть передвижению на двух задних конечностях, ногах.
Плавный переход человеческих пращуров к прямохождению начался от 4 до 7 миллионов лет назад. Из-за этого скелет человека перетерпел значительные видоизменения: изменились размер, расположение костей стопы, размер и форма тазобедренного и коленного суставов, длина и форма ног, а также форма позвоночника.
Зачем же приматам потребовалось прилагать столько физиологических усилий для того, чтобы стать прямоходящими? Оказывается, прямохождение человека на 75% более экономично, по сравнению с передвижением шимпанзе как на четырех, так и на двух конечностях. Некоторые гипотезы утверждают, что именно энергосбережение сыграло главную роль в переходе к прямохождению.
Давайте посмотрим, какие изменения, связанные с прямохождением, перетерпела обезьяна, чтобы стать человеком:
85% современных людей не умеют шевелить ушами. Ученые считают, что 15%, которые могут это делать, унаследовали способность от приматов. Наши древние предки шевелили ушными раковинами в целях выживания. После того как они начали жить группами, двигать ушами для определения звука стало уже необязательно.
Помимо скелета существуют и другие яркие отличия человека от его ближайшего сородича — шимпанзе:
Большинство человекообразных обезьян, таких как шимпанзе и горилла, отчасти способны ходить на двух конечностях, однако во время передвижения они все же время от времени опираются на так называемые ладони. Человек же сумел полностью оторваться от земли и продолжил свой путь на двух ногах.
Современные взгляды на формирование прямохождения
Дата публикации: 15.01.2020 2020-01-15
Статья просмотрена: 808 раз
Библиографическое описание:
Алиева, К. Р. Современные взгляды на формирование прямохождения / К. Р. Алиева, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 2 (32). — С. 46-48. — URL: https://moluch.ru/young/archive/32/1840/ (дата обращения: 19.12.2021).
С незапамятных времен люди начали задумываться о том, как и когда они появились. Современные археологи, генетики и антропологи выдвигают различные гипотезы о происхождении человека. Антропологи изучают происхождение и эволюцию человека, генетики — распределение генов и их изменение под влиянием движущих сил эволюции, археологи изучают прошлое человечества по вещественным источникам. Но все же чего-то начиналось? Наш род начал называться Homo sapines тогда, когда предки начали переходить к прямохождению (Рис. 1).
Переход к двуногости сыграл очень большую роль в эволюции наших предков. Вместе с тем, стоит вопрос, почему он совершился и чем была обусловлена смена способа передвижения по земле. Сопоставление ДНК человека и шимпанзе указывает на то, что их последний общий предок жил в самом конце миоцена или начале плиоцена, в период от 5,5 до 4 млн. лет назад. Примерно в ту же историческую эпоху наши предки встали на задние конечности.
Существует много гипотез, описывающих это явление. Этот громадный шаг стал поворотным моментом в антропогенезе — палеоистории нашего вида (рис. 2)
Первая самая широко распространённая гипотеза гласит: человек начал развивать прямохождение в результате жестких изменений его оптимальной среды обитания. В середине и конце миоцена в результате глобального похолодания произошло значительное сокращение площадей тропических лесов и увеличение площади саванн. Территории, занятые лесами, сократились в несколько раз. В таких условиях у многочисленных живших в тропических лесах человекообразных обезьян наметились три варианта дальнейшей судьбы. Первый вариант — вымирание: в это время вымерло подавляющее большинство гоминоидов. Второй — сохранение в более-менее неизменном виде в оставшихся лесах: потомками приматов стали современные гиббоны, орангутаны, гориллы и шимпанзе. Третий вариант — переход части гоминоидов к наземному образу жизни в расширяющихся саваннах, где для поисков пищи и обнаружения опасности требовался хороший обзор. Вследствие необходимости дальше видеть и лучше ориентироваться, им пришлось встать на ноги.
Вторая интересная выглядит гипотеза, в которой упор делается на поиск энергетических выгод, обеспечиваемых передвижением на двух ногах. Согласно биоэнергетической гипотезе двуногость человека по сравнению с четвероногостью имеет большую энергетическую эффективность. Походка ранних гоминид сильно отличалась от нашей и была не столь эффективна. Двуногое передвижение на большие расстояния энергетически менее затратно, чем четвероногое. На открытом пространстве двуногий примат нагревается гораздо меньше, поскольку под солнечные лучи попадают только голова и плечи, а не вся спина. Кроме того, прямоходящая особь имеет психологическое преимущество перед четвероногой, поскольку смотрит свысока и кажется крупнее и сильнее. В мире животных работает один принцип, кто выше- тот главнее. Для приматов в саванне этот аспект прямохождения мог иметь немаловажное значение.
Третья гипотеза. Несколько лет назад появилась весьма необычная гипотеза. Ее автор- антрополог Аарон Филлер из гарвардского музея сравнительной зоологии и института болезней спины Cedars Sinai. Он назвал он эту гипотезу «Вертикальная обезьяна». Филлер проследил изменение опорного аппарата позвоночных за последние 250 миллионов лет. И оказалось, что большая часть эволюционных скачков связана с теми или иными мутациями. Сбои в наследовании генетической информации уже больше века считаются главной движущей силой эволюции. Сопоставив форму скелетов разных организмов, ученый выяснил, что наши древние предки смогли распрямиться в результате мутации гомеотического гена, отвечающего за формирование в эмбрионе повторяющихся элементов. Считается, что часть этих отростков оказалась развернута назад, что позволило примату за счет тонуса мышц частично распрямить свою спину.
Четвертая гипотеза является очень популярной в наше время, так как она — одна из наиболее логичных. Это высвобождения передних конечностей для какой-либо деятельности. Родоначальники этой гипотезы являлись Дарвин и Энгельс. Приматам пришлось это сделать, чтобы заниматься разной физической деятельностью, например созданию орудий труда. «Человек, — писал Дарвин, — не мог бы достичь своего нынешнего господствующего положения в мире, не используя рук, которые столь восхитительным образом приспособлены служить для исполнения его Воли». Однако, судя по имеющимся сейчас археологическим данным, первые каменные орудия появились на три или даже четыре миллиона лет позже, чем первые прямоходящие гоминиды. Во-вторых, делали и использовали эти орудия, почти наверняка, сидя, так что проблемы освобождения рук при этом просто не возникало (Рис. 3).
Изменения в деятельности не остались без последствий. Группа ученых под руководством Трейси Кивелл из Университета Торонто провела анализ строения костей, образующих ладонь и запястье у людей и ближайших родственников человека. Анализ собранных данных показал, что хождение на четвереньках с опорой не на ладонь, а на костяшки пальцев, к которому в разной степени способны и люди, и разные виды обезьян, эволюционировало независимо в различных видах приматов. Это привело к разному строению костей, которое у современных людей более близко к шимпанзе, гораздо более приспособленным к лазанью по деревьям, чем к ходьбе по земле на четырех лапах (Рис. 4).
Происхождение человека — один из самых таинственных вопросов, ответ на который вряд ли когда-нибудь будет получен. Большое количество гипотез и даже теорий о возникновении человека неспособны пока что преодолеть существенное обстоятельство.
Некоторые исследователи предполагают, что формирование прямохождения у предков человека не является уникальным событием в эволюционной истории. Еще с середины
прошлого века некоторые исследователи стали подозревать, что задолго до появления первых гоминид на Земле уже жили прямоходящие обезьяны.
Слабое звено
Эта книга – об антропогенезе; книга не столько о том, КАК совершалась эволюция человека, сколько о том, ПОЧЕМУ она совершалась, почему антропогенез вообще состоялся и почему это был именно АНТРОПОгенез.
Большинство авторов, затрагивающих вопрос о происхождении двуногости у гоминид, уверены, что это свойство с самого начала давало какие-то преимущества его обладателям, в противном случае оно бы просто не возникло. Точка зрения, бесспорно, абсолютно логичная, но в чем же, по мнению тех, кто ее разделяет, состояли эти преимущества? Ответов на этот вопрос предложено очень много, но ни один из них, как мы увидим, нельзя признать убедительным.
Согласно широко распространенной гипотезе, переход предков человека к прямохождению, или, как часто выражаются антропологи, к ортоградной локомоции, объяснялся необходимостью приспособления к открытым ландшафтам, т.е. к жизни в саванне, в степи, в местах, лишенных или почти лишенных древесной растительности. Еще в позапрошлом веке эту идею высказывали французский натуралист Жан Батист Ламарк, первым создавший целостное учение об эволюции органического мира, и английский естествоиспытатель Альфред Уоллес, одновременно с Дарвином разрабатывавший теорию естественного отбора. Однако один факт, о котором не могли знать Ламарк и Уоллес, но должны знать их современные последователи, делает эту гипотезу крайне сомнительной. Дело в том, что, как выяснилось в результате многочисленных исследований, проводившихся на рубеже прошлого и нынешнего тысячелетий, ранние гоминиды в основном жили еще не в саванне, а в районах, где сохранялись, а то и господствовали влажные тропические леса. Судя по химическому составу древних почв, ископаемой пыльце растений и видовому составу животных, чьи кости сопровождают скелетные останки древнейших предков человека, и австралопитеки, и ардипитек и, тем более, их предшественники обитали, преимущественно в джунглях. Следовательно, переход к двуногости не был и не мог быть связан с приспособлением к открытым ландшафтам. Кроме того, совершенно непонятно, а почему, собственно, живя в саванне, нужно ходить на двух ногах? Ведь современные обезьяны, обитающие в безлесных районах (павианы, некоторые популяции макак), остаются четвероногими и ничуть, кажется, от этого не страдают. Оба этих возражения, кстати, в полной мере относятся и к некогда популярной идее, что гоминиды выпрямились, якобы, вследствие необходимости дальше видеть и лучше ориентироваться в саванне, где хороший обзор требовался для поисков пищи и для своевременного обнаружения опасности.
Кстати, следует заметить, что формирование двуногости у предков человека, по-видимому, не является уникальным событием в эволюционной истории гоминоидов. Еще с середины прошлого века некоторые исследователи стали подозревать, что задолго до появления первых гоминид на Земле уже жили прямоходящие обезьяны. Основания для таких подозрений давали костные останки ореопитеков, обитавших, судя по географической локализации палеонтологических находок, в основном на юге нынешнего Апеннинского полуострова, в той его части, которая в миоцене была островом. Вновь проведенное недавно группой испанских и итальянских антропологов изучение этих материалов подтвердило, что ореопитеки не только были способны, но, возможно, даже предпочитали передвигаться по земле на двух ногах. Об этом свидетельствуют такие признаки, как изгиб нижнего отдела позвоночника в переднем направлении, вертикально расположенный коленный сустав, а также некоторые особенности строения таза, находящие аналогии в анатомии австралопитека афарского. Более того, выяснилось, что эти гоминоиды, вымершие еще 8 или 7 млн. лет назад, отличились также и не совсем обычным для обезьян строением руки. Иногда утверждают даже, что они могли брать и держать пальцами различные предметы с такой ловкостью, которая впоследствии была доступна только людям и их предкам, начиная с австралопитеков. Как ореопитеки использовали это свое качество, – если они им действительно обладали 1 – неизвестно. Может быть, лишь для того, чтобы срывать с деревьев какие-то мелкие фрукты и отправлять их в рот, а может быть, и для каких-то таких действий, которые еще более сблизили бы их в наших глазах с гоминидами. Правда, по некоторым важным признакам, например, по строению зубов, ореопитеки ближе к низшим обезьянам, чем к человекообразным. Похвастаться крупным мозгом они тоже не могли, как, впрочем, и большим размером тела. Согласно имеющимся реконструкциям, средний вес этих гоминоидов составлял примерно 30-40 кг. Тем не менее, наличие явных параллелей с эволюцией гоминид очень интересно и заставляет еще раз вспомнить о том, что в запасе у природы были разные варианты развития.
Переход к двуногости и освобождение передних конечностей от опорно-двигательной функции связывали также с необходимостью переносить пищу и детенышей, или сигнализировать жестами, или отпугивать хищников, бросая в них камни и палки, и так далее. Однако все догадки такого рода основаны на явном преувеличении роли разовых, спорадических действий (бросание, жестикуляция, перенос объектов), с которыми современные обезьяны легко справляются, не меняя способа передвижения. Шимпанзе, например, вполне способны обратить в бегство леопарда, размахивая колючими ветками, или натаскать целые кучи тяжелых камней в те места, где есть много любимых ими орехов с твердой скорлупой, чтобы затем употреблять эти камни в качестве молотков и наковален. Тем не менее, то обстоятельство, что они довольно часто вынуждены использовать свои передние конечности как руки, не мешает им до сих пор оставаться, как и миллионы лет назад, четвероногими.
Гораздо интересней и, возможно, перспективней те попытки ответа на «проклятый» вопрос, где упор делается на поиск энергетических выгод, обеспечиваемых передвижением на двух ногах. Биоэнергетическая гипотеза объясняет возникновение прямохождения большей энергетической эффективностью двуногости человека по сравнению с четвероногостью человекообразных обезьян (рис. 5.2). Главная слабость этого объяснения в том, что оно апеллируют к таким преимуществам, связанным с прямохождением, которые могли проявиться лишь уже при полностью сформировавшейся человеческой двуногости, но были бы практически совершенно неощутимы в процессе ее развития, особенно на ранних стадиях перехода. Даже если передвижение на двух ногах в том виде, в каком оно известно у современных людей, действительно более выгодно в энергетическом плане, чем четвероногость (что, впрочем, до конца еще не выяснено), из этого совсем не следует, что такие же преимущества были свойственны и походке ранних гоминид. Она, видимо, сильно отличалась от нашей и была далеко не столь эффективна (об этом еще будет говориться ниже).
Сторонники терморегуляционной гипотезы видели причину перехода наших предков к двуногости в том, что вертикальное положение тела при интенсивной дневной активности в жаркой саванне предохраняло гоминид от теплового стресса. Действительно, площадь поверхности тела, подверженная прямому воздействию солнечных лучей, у вертикально стоящего человека намного меньше, чем у четвероногого существа такого же размера, причем, как легко представить, эта разница увеличивается по мере приближения солнца к зениту. Однако, как мы теперь знаем, на протяжении первых миллионов лет своей истории прямоходящие гоминиды жили, главным образом, не в саваннах, а в джунглях, и, следовательно, тепловой стресс грозил им не в большей степени, чем современным гориллам или шимпанзе.
Для полноты картины можно упомянуть еще так называемую «акватическую» гипотезу, согласно которой ортоградность ранних гоминид является результатом приспособления к жизни на шельфе, в водной среде (рис. 5.3). Эта идея в свое время активно обсуждалась в околонаучной литературе, но среди профессиональных антропологов у нее, за единичными исключениями, не было и нет сторонников. Причина этого проста и заключается в том, что базируется данная гипотеза исключительно на допущениях полуфантастического характера, не подкрепленных абсолютно никакими конкретными материалами. Фактов, хотя бы косвенно указывающих на то, что первые члены клады человека «вышли из воды», нет, если, конечно, не считать таковыми ссылки, например, на наше умение плавать, вроде бы не присущее шимпанзе, или на наличие у людей более толстого, чем у других приматов, слоя подкожного жира.
1 На этот счет высказываются сомнения (Susman R.L. Oreopithecus bambolii: an unlikely case of hominidlike grip capability in a Miocene ape // Journal of Human Evolution, 2004, vol. 46, № 1, p. 103-115).
2 Алексеев В.П. Антропогенез – решенная проблема или череда новых проблем? // Человек в системе наук. М., 1989, с. 113.
Что способствовало развитию прямохождения
Подробное решение параграф § 72 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Какие признаки свидетельствуют о происхождении человека от животных?
Ответ. В 1871 г. была опубликована работа Ч. Дарвина «Происхождение человека и половой отбор». В ней он доказывает родство человека с человекообразными обезьянами, используя данные сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии.
В то же время Дарвин справедливо считал, что ни одна ныне живущая обезьяна не может считаться прямым предком человека.
Сходство прослеживается в строении человека и других позвоночных животных.
У человека есть такие же органы и системы органов, как и у других млекопитающих: кровеносная, дыхательная, выделительная, пищеварительная и др.
О родстве человека с животными свидетельствуют также рудименты и атавизмы. У человека свыше 90 рудиментарных органов: копчик, аппендикс, зубы мудрости и др.
Среди атавизмов можно назвать сильно развитый волосяной покров на теле, дополнительные соски, хвост. Эти признаки были развиты у предков человека, но изредка встречаются и у современных людей.
Сходство прослеживается и в развитии зародышей человека и животных.
Поведение человека и высших животных очень сходно. Особенно велико сходство человека и человекообразных обезьян
2. Какие ископаемые формы предков современного человека вам известны?
Впервые ископаемые остатки древнейших людей, получивших название архантропов, были обнаружены голландцем Е.Дюбуа на о.Ява в 1890 году. Но лишь в 1949 году, благодаря находке близ Пекина, 40 индивидуумов древнейших людей вместе с их каменными орудиями (получивших название синантропов) ученые согласились с тем, что именно древнейшие люди являлись промежуточным «недостающим звеном» в родословной человека. Архантропы уже умели пользоваться огнем, тем самым встав на ступеньку выше своих предшественников. Питекантропы – существа прямоходящие, среднего роста и плотного телосложения, сохранившие, однако, много обезьяньих черт как в форме черепа, так и в строении лицевого скелета. У синантропов уже отмечена начальная стадия развития подбородка. Судя по находкам возраст древнейших людей от 50 тыс. до 1 млн. лет…
Неандертальцы были людьми среднего роста, крепкого, массивного сложения, по общему строению скелета стоящие ближе к современному человеку. Объем мозговой коробки колебался от 1200 см\куб до 1800 см\куб, хотя по форме их череп отличался от черепа современного человека. Время появления человека современного вида приходится на начало позднего палеолита (70-35 тыс. лет назад). Оно связано с мощным скачком в развитии производительных сил, становлением родового общества и следствием процесса завершения биологической эволюции Homo sapiens.
Неантропы были высокими людьми, пропорционально сложенными. Средний рост мужчин – 180-185 см, женщин – 163-160 см. Кроманьонцы отличались длинноногостью за счет большой длины голени. Мощный торс, широкая 8рудная клетка, сильно развитый мышечный рельеф – впечатляющая характеристика, не правда ли?
Неоантропы – это многослойные стоянки и поселения, кремневые и костяные орудия, жилые сооружения. Это и сложный обряд погребения, украшения, первые шедевры изобразительного искусства и т.д.
Ареал расселения неоантропов необычайно обширный – они появились в различных географических районах и расселились в широких пределах.
3. Какие факторы антропогенеза обеспечили развитие прямохождения?
Ответ. На сегодняшний день нет каких-то однозначных свидетельств на этот счет. Существует набор гипотез, каждая из которых имеет свои обоснования и в целом не противоречат друг другу. Например:
1) Прямохождение как приспособление к жизни в саванне. Способность видеть далеко имеет большое значение как для спасения от хищников, так и для поиска еды.
2) Способность делать запасы пищи и переносить их с собой могло бы дать существенное преимущество, особенно в сочетании с социальным образом жизни, с разделением труда.
Вопросы после § 72
1. В связи с чем ученые считают, что прямохождение было важнейшим этапом ранней стадии антропогенеза?
Ответ. Ученые едины во мнении, что прямохождение явилось решающим фактором, благодаря которому у обезьяноподобных предков человека высвободились передние конечности и стало возможным применять орудия в виде палок и камней для добывания пищи и защиты от врагов.
2. Что могло способствовать формированию прямохождения у предков человека?
Ответ. На этот счет существует ряд гипотез. В конце 80-х годов XX в. антрополог Ян Линдблад выдвинул гипотезу околоводного происхождения предков человека. Согласно ей, обезьяноподобные существа, жившие на илистых отмелях, вынуждены были подниматься на задние конечности при поиске пищи в воде и при переходе водных пространств вброд. Это способствовало формированию прямохождения. Отыскивание пищи в иле требовало подвижности пальцев, что привело к превращению передних конечностей в руки. Для разбивания раковин моллюсков они использовали камни. Высасывание содержимого через пробоины в раковинах развивало подвижность губ и языка, что в дальнейшем способствовало возникновению речи. Тепло в воде обеспечивает жировой слой, а намокающий волосяной покров становился ненужным и постепенно исчезал. Так возникли безволосые, способные передвигаться на двух ногах предки человека.
Несмотря на оригинальность данной гипотезы, большинство ученых придерживаются другой точки зрения. Они считают, что 8–10 млн лет назад в результате изменения климата огромные площади, покрытые раньше лесами, превратились в саванну. Саванна представляет собой огромные степные пространств, покрытые высокой травой. А вот деревья в саванне растут относительно редкими группами, рощицами. Предки гоминид вынуждены были спуститься с деревьев на землю и заселить саванны. Из-за недостатка пищи они стали охотиться на мелких животных. Чтобы дальше видеть поверх высокой травы как хищников, так и возможную добычу, они вынуждены были регулярно привставать с четверенек. В более выгодном положении оказывались особи, способные к передвижению на задних конечностях. Именно в этом направлении шел естественный отбор, что в конечном счете привело к прямохождению.
Находясь в стае, предки гоминид были лучше защищены от врагов и могли охотиться, используя камни и палки, даже на крупных животных. В дальнейшем под действием факторов антропогенеза, о которых мы говорили выше, процесс гоминизации (очеловечивания) привел к появлению первых людей.
3. Почему большинство ученых считают Африку прародиной человека?
Ответ. В Африке, особенно в ее восточной приэкваториальной части сложились очень благоприятные условия для жизни гоминид. Поэтому здесь гоминиды достигли такого уровня, когда они уже полностью отделились от животных и приобрели специфические человеческие черты.
4. Какова предположительная численность популяции предков человека в период видообразования?
Ответ. В конце XX в. свой вклад в решение проблемы происхождения человека стали вносить молекулярная биология и генетика. Для выяснения времени и места появления человека современного типа стали использовать молекулярно-генетические методы. Так, анализ мирового распределения изменчивости структуры митохондриальной ДНК, проведенный американскими исследователями, позволил им предположить, что люди современного типа появились южнее Сахары около 200 тыс. лет назад. Ученые установили, что численность популяции в период видообразования составляла около 10 000 человек.
5. Какие изменения в климате Африки могли способствовать появлению прямохождения?
Ответ. Изменение климата во второй половине третичного периода (повышение температуры, уменьшение количества осадков)привело к исчезновению лесов на больших территориях, и группа дриопитековых, обитавших в Восточной Африке, стала приспосабливаться к жизни на открытых пространствах.
От них произошли различные группы гоминид (прямоходящих приматов). Прямохождение привело к появлению ряда антропоморфозов (морфофизиологических преобразований), среди гоминид выживали представители: имеющие сводчатую стопу; более массивные нижние конечности по сравнению с верхними; расширенные кости таза; S-образный позвоночник; грудную клетка, расширенную в стороны; имеющие большую массу и рост.