Примеры естественного отбора


Естественный отбор в природе

Сущность естественного отбора

Какие организмы выживают лучше в борьбе за существование?

Потомство любой пары диких организмов неоднородно по своим наследственным особенностям. Индивидуальные уклонения в определенных условиях среды могут быть безразличные, вредные и полезные.

Безразличные изменения не оказывают влияния на выживание особей, их плодовитость и судьбу вида в целом.

Вредные изменения снижают плодовитость особей, уменьшают их выживаемость и, по словам Дарвина, будут «неукоснительно» подвергаться истреблению. Появление вредных изменений снижает численность особей, ареал видов сокращается, они постепенно угасают и в конечном счете совсем вымирают.

Полезные изменения дают особям преимущество в выживании, хотя бы и минимальное, по сравнению с теми, какие ими не обладают, и «будут иметь больше шансов на сохранение и размножение своего рода». Сами по себе они не создают нового вида, это только материал для эволюции, который включается в нее через естественный отбор. Таким образом, изменчивость доставляет материал для эволюционного процесса, наследственность его закрепляет, а отбор оставляет приспособленных.

Естественным отбором или переживанием наиболее приспособленных Дарвин назвал «сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных». В процессе естественного отбора из поколения в поколение особи, обладающие изменениями, хотя бы незначительными, но полезными в определенных условиях среды, преимущественно сохраняются и оставляют после себя плодовитое потомство. Наоборот, особи с вредными в тех же условиях изменениями дают все более и более малочисленное и слабое потомство, что в конце концов приводит к вымиранию видов.

Дарвин предупреждал, что естественный отбор не есть «сознательный выбор со стороны животных, испытывающих изменение», или «какое-то деятельное начало, или божество». Условия среды играют роль отбирающего фактора, выражение «естественный отбор» Дарвин употреблял ради краткости речи в метафорическом смысле, чтобы обозначить результат действия естественных законов.

Естественному отбору подвергаются совершенно неуловимые для человека особенности диких организмов. Любое самое маловажное, но полезное наследственное изменение подхватывается естественным отбором, накапливается и усиливается в каждом последующем поколении и закрепляется.

Следовательно, естественный отбор действует через сохранение и накопление полезных для вида наследственных изменений, создавая новые, более совершенные, лучше других приспособленные к среде организмы, обладающие повышенной плодовитостью. В борьбе за существование приспособленные организмы погибают реже, чем неприспособленные.

Естественный отбор действует крайне медленно и распространяется на организмы любого пола и в любом возрасте.

Естественный отбор Дарвин считал главной движущей силой процесса эволюции.

Естественный отбор протекает успешнее при широком расселении вида, когда число особей умножается, а вместе с ним увеличивается количество неопределенных наследственных изменений. При таких условиях возможности отбора расширяются.

Примеры действия естественного отбора

Дарвин пояснил действие естественного отбора примерами. Волк охотится за различными животными, побеждая одних силой, других — хитростью, а третьих — быстротой ног. Предположим, что численность самых быстроногих жертв, например оленей, по каким-то причинам сильно возросла, других же животных стало много меньше в то время года, когда волки особенно голодают. При данных условиях преимущества будут иметь самые быстрые в беге и самые ловкие волки.

На мелких океанических островах, где часто дуют сильные ветры, Дарвин нашел только бескрылых и длиннокрылых насекомых. Здесь могли сохраняться и размножаться насекомые с длинными крыльями, способные бороться с ветром, или же те, которые совсем не поднимались в воздух, забиваясь в щели; особей с нормально развитыми крыльями ветер уносил в океан, и они погибали.

На острове Вознесения, открытом ветрам со всех сторон, не оказалось ни одного дерева. То же было и на островах Кергеленских, где почти все растения стелются по земле, а самое высокое едва достигает 1 м. Многие растения образуют плотные дерновые подушки. Растения высокие или со слабым укоренением стеблей уничтожались здесь в процессе многовекового отбора.

Сравнение действия искусственного и естественного отбора

Сходство между этими двумя процессами состоит в том, что основой того и другого служит наследственная изменчивость: она доставляет наследственные изменения признаков — материал для отбора. В результате действия искусственного и естественного отбора получаются новые формы: при искусственном отборе — породы и сорта, а при естественном — виды.

Однако между этими двумя процессами есть существенное различие. Оно заключается в следующем.

При искусственном отборе человек отбирает по замеченным признакам и направляет действие отбора в сторону, полезную для себя. При этом отбираемые признаки могут оказаться даже вредными для самого организма. Например, лучшие породы свиней или молочного скота совершенно не могли бы существовать в природе без заботы о них человека.

При естественном отборе отбирающим фактором являются условия окружающей среды. Отбираются любые жизненно важные признаки. В силу этого естественный отбор действует только на пользу организма и вида в целом, к которому он принадлежит.

В результате искусственного отбора создаются породы домашних животных и сорта культурных растений, приспособленные человеком к его потребностям и намеченным целям. А в результате естественного отбора создаются виды, приспособленные к жизни в определенных условиях окружающей среды.

Искусственный отбор проводится с того времени, как человек стал заниматься земледелием и приручением животных. Естественный отбор происходит в течение всей истории органического мира: он более ранний и длительный.

Дарвин указал, что под влиянием деятельности человека естественный отбор с течением времени переходил в искусственный методический через бессознательный отбор. Но и при методическом отборе проявляется действие естественного отбора: человек предпочитает здоровых и сильных особей, слабые, же погибают чаще сами. Естественный и искусственный отбор органически связаны.



скачать

Реферат на тему:

Естественный отбор

План:

    Введение

  • 1Механизм естественного отбора
  • 2Формы естественного отбора
  • 2.1Движущий отбор
  • 2.2Стабилизирующий отбор
  • 2.3Дизруптивный отбор
  • 2.4Половой отбор
  • 3Положительный и отрицательный отбор
    • 3.1Положительный отбор
    • 3.2Отсекающий (отрицательный) отбор
    • 4Частные направления естественного отбора
    • 5Роль естественного отбора в эволюции
    • 6Интересные факты
    • Примечания

      Введение

      Естественный отбор — процесс, изначально определённый Чарльзом Дарвином как приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. В соответствии с теорией Дарвина и современной синтетической теорией эволюции, основным материалом для естественного отбора служат случайные наследственные изменения — рекомбинация генотипов, мутации и их комбинации.

      При отсутствии полового процесса естественный отбор приводит к увеличению доли данного генотипа в следующем поколении. Однако естественный отбор «слеп» в том смысле, что он «оценивает» не генотипы, а фенотипы, и преимущественная передача следующему поколению генов особи, обладающей полезными признаками, происходит независимо от того, являются ли эти признаки наследуемыми.

      Более успешной считают особь, которая оставила большее число потомков (то есть копий своих генов).[1].

      При наличии полового процесса представления о естественном отборе (ЕО) сильно усложняются и утрачивают изначальную определенность. Так, регулярный кроссинговер не позволяет говорить об увеличении доли того или иного генотипа в следующем поколении, поскольку в 2-полых популяциях индивидуальные генотипы уникальны и неповторимы.

      И из поколения в поколение они не переходят. Остается преимущественная передача очередному поколению генов особей, отличающихся сравнительно высокой «приспособленностью». То есть, по сути речь идет об отборе отдельных аллелей, а не целостных генотипов.

      Однако и по отношению к такому (ослабленному) пониманию ЕО возникают серьезные вопросы. Как известно, диплоидные генотипы несут двойной набор генетической информации, причем аллели в двух гомологичных хромосомах часто разные. На фенотипе особи рецессивные аллели часто не сказываются. В силу кроссинговера и случайных сочетаний гаплоидных гамет при формировании зиготы в генотипах потомства оказываются далеко не все аллели, которые ответственны за формирование высоко «приспособленных» родительских фенотипов. И наоборот, передаются многие из тех аллелей, которые не проявились в фенотипах родителей.

      Иначе говоря, из поколение в поколение переходят многие гены вовсе не из числа «лучших» — ни в каком смысле. И наоборот: передаются далеко не все «лучшие»; случайности кроссинговера и рекомбинации. Таким образом, своеобразный механизм наследования в 2-полых популяциях ставит под сомнение традиционные представления об отборе лучше «приспособленных» и придает действию ЕО иной характер. В сущности имеет место более-менее последовательная выбраковка «худших» (ущербных) аллелей — и только. Хотя и столь «нечеткого» действия ЕО достаточно для достижения той «приспособленности» к условиям обитания, какая наблюдается в живой природе.

      1. Механизм естественного отбора

      Мысль о том, что виды могут изменяться под действием отбора, неоднократно высказывали разные учёные начиная с античных времён, в том числе некоторые английские авторы начала XIX века. Однако широкое признание концепция естественного отбора получила после того, как в 1858 году английские учёные Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес изложили в своих статьях, опубликованных в одном и том же номере журнала Journal of the Proceedings of the Linnean Society of London. Zoology, идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный искусственному отбору, и в особенности после выхода в свет в 1859 году книги Дарвина «Происхождение видов». Смысл их идеи состоит в том, что для появления удачных созданий природе вовсе не обязательно понимать и анализировать ситуацию, а можно действовать наугад. Достаточно создавать широкий спектр разнообразных особей — и, в конечном счёте, выживут наиболее приспособленные.

      1. Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными, свойствами
      2. Потом она оказывается или не оказывается способной оставить потомство, в зависимости от этих свойств
      3. Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, то она оставляет потомство и её потомки наследуют новоприобретённые свойства

      В настоящее время отчасти наивные взгляды самого Дарвина оказались частично переработаны. Так, Дарвин представлял, что изменения должны происходить очень плавно, а спектр изменчивости является непрерывным. Сегодня, однако, механизмы естественного отбора объясняются при помощи генетики, которая вносит некоторое своеобразие в эту картину. Мутации в генах, которые работают на первом этапе описанного выше процесса, являются дискретными изменениями генотипа. Ясно, однако, что основной смысл идеи Дарвина остался без изменений.

      2. Формы естественного отбора

      Существуют разные классификации форм отбора. Широко используется классификация, основанная на характере влияния форм отбора на изменчивость признака в популяции.

      2.1. Движущий отбор

      Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Описали Дарвин и Уоллес. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию).

      Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. «Индустриальный меланизм» представляет собой резкое повышение доли меланистических (имеющих тёмную окраску) особей в тех популяциях насекомых (например, бабочек), которые обитают в промышленных районах. Из-за промышленного воздействия стволы деревьев значительно потемнели, а также погибли светлые лишайники, из-за чего светлые бабочки стали лучше видны для птиц, а тёмные — хуже. В XX веке в ряде районов доля тёмноокрашенных бабочек в некоторых хорошо изученных популяциях березовой пяденицы в Англии достигла 95 %, в то время как впервые тёмная бабочка (morfa carbonaria) была отловлена в 1848 году.

      Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции.

      Например, при освоении почвы как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.

      2.2. Стабилизирующий отбор

      Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен.

      Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью.

      Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. У млекопитающих новорождённые с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорождённые со средним весом. Учёт размера крыльев у воробьёв, погибших после бури в 50-х годах под Ленинградом, показал, что большинство из них имели слишком маленькие или слишком большие крылья. И в этом случае наиболее приспособленными оказались средние особи.

      2.3. Дизруптивный отбор

      Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дарвин описывал действие дизруптивного отбора, считая, что он лежит в основе дивергенции, хотя и не мог привести доказательств его существования в природе. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.

      Одна из возможных в природе ситуаций, в которой вступает в действие дизруптивный отбор, — когда полиморфная популяция занимает неоднородное местообитание. При этом разные формы приспосабливаются к различным экологическим нишам или субнишам.

      Примером дизруптивного отбора является образование двух рас у погремка большого на сенокосных лугах. В нормальных условиях сроки цветения и созревания семян у этого растения покрывают всё лето. Но на сенокосных лугах семена дают преимущественно те растения, которые успевают отцвести и созреть либо до периода покоса, либо цветут в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка — ранне- и позднецветущая.

      Дизруптивный отбор осуществлялся искусственно в экспериментах с дрозофилами. Отбор проводился по числу щетинок, оставлялись только особи с малым и большим количеством щетинок. В результате примерно с 30-го поколения две линии разошлись очень сильно, несмотря на то, что мухи продолжали скрещиваться между собой, осуществляя обмен генами. В ряде других экспериментов (с растениями) интенсивное скрещивание препятствовало эффективному действию дизруптивного отбора.

      2.4. Половой отбор

      Выживание организмов является важным, но не единственным компонентом естественного отбора. Другим важнейшим компонентом является привлекательность для особей противоположного пола. Дарвин назвал это явление половым отбором. «Эта форма отбора определяется не борьбой за существование в отношениях органических существ между собою или с внешними условиями, но соперничеством между особями одного пола, обычно самцами, за обладание особями другого пола». Половой отбор — это естественный отбор на успех в размножении. Признаки, которые снижают жизнеспособность их носителей, могут возникать и распространяться, если преимущества, которые они дают в успехе размножения, значительно выше, чем их недостатки для выживания. Было предложено две основные гипотезы о механизмах полового отбора. Согласно гипотезе «хороших генов» самка «рассуждает» следующим образом: «Если этот самец, несмотря на его яркое оперение и длинный хвост, каким-то образом умудрился не погибнуть в лапах хищника и дожить до половой зрелости, то, следовательно, он обладает хорошими генами, которые позволили ему это сделать. Значит, его стоит выбрать в качестве отца для своих детей: он передаст им свои хорошие гены». Выбирая ярких самцов, самки выбирают хорошие гены для своих потомков. Согласно гипотезе «привлекательных сыновей» логика выбора самок несколько иная. Если яркие самцы, по каким бы то ни было причинам, являются привлекательными для самок, то стоит выбирать яркого отца для своих будущих сыновей, потому что его сыновья унаследуют гены яркой окраски и будут привлекательными для самок в следующем поколении. Таким образом, возникает положительная обратная связь, которая приводит к тому, что из поколения в поколение яркость оперения самцов все более и более усиливается. Процесс идет по нарастающей до тех пор, пока не достигнет предела жизнеспособности. В выборе самцов самки не более и не менее логичны, чем во всем остальном их поведении. Когда животное чувствует жажду, оно не рассуждает, что ему следует попить воды, для того чтобы восстановить водно-солевой баланс в организме — оно идет на водопой, потому что чувствует жажду. Точно так же и самки, выбирая ярких самцов, следуют своим инстинктами — им нравятся яркие хвосты. Все те, кому инстинкт подсказывал иное поведение, все они не оставили потомства. Таким образом, мы обсуждали не логику самок, а логику борьбы за существование и естественного отбора — слепого и автоматического процесса, который, действуя постоянно из поколения в поколение, сформировал все то удивительное разнообразие форм, окрасок и инстинктов, которое мы наблюдаем в мире живой природы.

      3. Положительный и отрицательный отбор

      3.1. Положительный отбор

      Положительный отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно отсекающему отбору. Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.

      3.2. Отсекающий (отрицательный) отбор

      Отсекающий отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно положительному отбору. Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.

      4. Частные направления естественного отбора

      • Выживание наиболее приспособленных к условиям обитания видов и популяций, например видов, обладающих жабрами в воде, поскольку приспособленность позволяет выигрывать борьбу за выживание.
      • Выживание физически здоровых организмов.
      • Выживание физически сильнейших организмов, поскольку физическая борьба за ресурсы является неотъемлемой частью жизни. Имеет значение во внутривидовой борьбе.
      • Выживание наиболее сексуально успешных организмов, поскольку половое размножение является доминирующим способом размножения. В данном случае в дело вступает половой отбор.

      Однако все эти случаи являются частными, а главным остаётся успешное сохранение во времени. Поэтому иногда эти направления нарушаются ради следования главной цели.

      5. Роль естественного отбора в эволюции

      Чарльз Дарвин полагал естественный отбор основополагающим фактором эволюции живого (селекционизм в биологии). Накопление в конце XIX — начале XX века сведений по генетике, в частности обнаружение дискретного характера наследования фенотипических признаков, подтолкнуло многих исследователей к пересмотру указанного тезиса Дарвина: в качестве чрезвычайно важных факторов эволюции стали рассматриваться мутации генотипа (мутационизм Гуго де Фриза, сальтационизм Рихарда Гольдшмитда и др.). С другой стороны, открытие известных корреляций среди признаков родственных видов (закон гомологических рядов) Н. И. Вавилова привело к формулировке гипотез об эволюции на основе закономерностей, а не случайной изменчивости (номогенез Л. С. Берга, батмогенез Эдварда Дринкера Копа и других). В 1920-1940-е годы в эволюционной биологии интерес к селекционистским теориям возродился благодаря синтезу классической генетики и теории естественного отбора. Разработанная в результате этого синтетическая теория эволюции, часто называемая неодарвинизмом, опирается на количественный анализ частоты аллелей в популяциях, изменяющейся под влиянием естественного отбора. Тем не менее, открытия последних десятилетий в различных областях научного знания — от молекулярной биологии с её теорией нейтральных мутаций Мотоо Кимуры и палеонтологии с её теорией прерывистого равновесия Стивена Джея Гоулда и Найлза Элдриджа (в которой вид понимается как относительно статическая фаза эволюционного процесса) до математики с её теорией бифуркаций и фазовых переходов — свидетельствуют о недостаточности классической синтетической теории эволюции для адекватного описания всех аспектов биологической эволюции. Дискуссия о роли различных факторов в эволюции продолжается и сегодня, и эволюционная биология подошла к необходимости своего очередного, третьего синтеза.

      6. Интересные факты

      Дарвин долго не решался обнародовать свою теорию, так как видел проблему муравьёв[2], которую можно было объяснить только с позиций генетики.

      Примечания

      1. С. Г. Инге-Вечтомов. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа. 1998 г. 591 с.
      2. Этология. Ру: Моральное животное, 2 часть — www.ethology.ru/library/?id=189

      А. Первейшим следствием естественного отбора будет нарастание многообразия видов одной естественной группы. Единые в своем происхождении, виды одной естественной группы вместе с тем многообразны.

      Этот закон единства в многообразии есть прямое следствие отбора и дивергенции, причем, он имеет широчайшее распространение.

      Б. Далее, как уже указывалось, степени расхождения видов различны. Виды a14, q14 ближе друг к другу, чем, например, a14 и b14. Последний в свою очередь, ближе к виду f14 и т. д. Образуя одну естественную группу, виды взаимно разошлись в разной степени и составляют подгруппы меньшей емкости. Следствием естественного отбора дивергенции будет возникновение группировок видов по степеням родства и проистекающая отсюда необходимость распределения видов по тем же или разным родам — семействам, отрядам, классам и типам, в зависимости от степени их расхождения. Дарвин указывает, что необходимость подобной классификации непосредственно вытекает из факта эволюции (на основе закона дивергенции). Другими словами, категории системы и соответствующие им реальные роды, семейства, отряды, классы, типы отображают ход и состояние дивергентной эволюции на данном отрезке времени. Следовательно таксономическая (систематическая) диференцировка видов есть прямое следствие отбора.

      Схема дивергенции. А — первоначальный вид, остальные — его потомки. Дужками показано образование родов, семейств, отрядов, классов

      В. Далее, Дарвин указывает, что естественный отбор через накопление полезных изменений приводит к совершенствованию приспособлений. Этот процесс очень важен. Он объясняется тем, что естественный отбор, начав действовать в известном направлении, сохраняет его в дальнейшем. Происходит это по следующим причинам. Как указывает Дарвин, «две разновидности (возникшие от одного вида А. П.) будут в общем все еще подвергаться действию тех же условий, которые вызвали изменения их родителей, а наклонность к изменчивости сама по себе наследственна; следовательно, они также будут стремиться к дальнейшему изменению и обыкновенно в том же направлении, как и их родители».

      Из поколения в поколение при этом будут выживать те особи, у которых данный полезный признак выражен наиболее полно, наиболее совершенно. То же будет происходить и с другими полезными признаками. Следовательно, естественный отбор неизбежно приводит к совершенствованию организации, приспособлению ее к условиям существования.

      Г. Это совершенствование приспособлений в очень многих случаях связано с другой особенностью эволюции, а именно с тем, что она сопровождается не только совершенствованием приспособлений, но и повышением организации. Это явление — одно из важнейших следствий отбора, выраженное в том, что от низших групп организмов возникают высшие группы.

      Однако, признавая повышение организации одним из важнейших следствий отбора, Дарвин подчеркивает, что существование высших форм жизни вовсе не означает окончательного вытеснения низших форм. В течение всей истории органического мира имело место одновременное существование низших и высших групп. О формах, более сложно организованных, нельзя безотносительно говорить, что они лучше приспособлены, чем низшие. Образ жизни, который свойственен, например, дождевому червю, не требует повышения его организации — он связан только с совершенствованием приспособлений, которые необходимы для жизни в определенной среде. Аналогично этому и личинки мух, копошащиеся в фекальных массах, или кишечные паразиты нуждаются не в более высокой организации, а только в совершенствовании приспособленности к особым условиям жизни. Понятно также, что в среде обитания личинок мух, кишечных паразитов и т. п. высшие формы, например, птицы и млекопитающие, не могут быть их конкурентами.

      Очевидно, следовательно, что, существование более высоко организованных форм вовсе не предполагает обязательного вытеснения низших форм и что повышение организации не может рассматриваться (как думал Ламарк) в плане учения о каком-то «стремлении» организмов к совершенствованию. Напротив, повышение организации есть одна из необходимых форм приспособления, во многих случаях, к новым и более сложным условиям среды. Не случайно высшие формы жизни развились на суше, а не в воде. Разнообразные условия наземного существования предъявляют значительно более высокие требования, чем водная среда, и выковывают более высокую организацию.

      Таковы, по Дарвину, основные причины одновременного существования низших и высших групп организмов.

      Д. Если, однако, естественный отбор творит в процессе дивергенции виды, новые роды, семейства, отряды, новые классы и типы, если он совершенствует формы, если он повышает их организацию и обеспечивает многообразие приспособлений и различия в высоте организации; если он определяет тот факт, что в настоящее время земля населена и низшими и высшими формами, то следует помнить и причиняемое им вымирание видов.

      Вымирание — необходимая сторона творчества новых форм, так как приобретение совершенства, удивительной приспособленности форм к условиям их существования достигается устранением всех менее приспособленных. Вымирание менее приспособленных (менее соответствующих условиям среды) — полезно, так как оно устраняет их от скрещивания с наиболее приспособленными и, следовательно, способствует более быстрому совершенствованию форм (ср. условия, благоприятствующие искусственному отбору). Чем же определяется вымирание форм?

      Следует помнить, что для того, чтобы какая-либо форма оказалась менее приспособленной и начала вымирать, нужно, чтобы появилась форма более приспособленная, так как понятие «приспособленный» — относительно.

      Гибель одних форм определяется преимуществом других. Эту закономерность Дарвин формулирует следующим образом: «Родоначальные формы и все промежуточные формы и разновидности должны вообще оказаться истребленными самим процессом образования и совершенствования новой формы». Итак, накопление новых признаков, лучше соответствующих новым условиям существования, неуклонно подвигается вперед. Этот процесс идет через диференцировку, обеспечивающую возникновение многообразных новых видов. Через накопление различий (дивергенцию) происходит диференциация форм в системе старого, исходного вида и образование за счет этой диференциации новых видов.

      Каждый новый вид есть новое целое, исторический продукт накопления новых особенностей. Этот сложный процесс не следует, однако, представлять себе как простое суммирование новых наследственных особенностей. Каждое наследственное изменение влечет за собой новые коррелятивные изменения, т. е. перестройку всей системы организма. Таким образом, накопление, как количественный процесс, постоянно влечет за собой возникновение нового качества, коренную перестройку всей системы организма.

      Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

      Вконтакте

      Google+

      Одноклассники

      Естественный отбор

      Естественный отбор – главный, ведущий, направляющий фактор эволюции, лежащий в основе теории Ч.Дарвина. Все остальные факторы эволюции случайны, один лишь естественный отбор имеет направление (в сторону приспособления организмов к условиям среды).

      Определение: избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов.

      Творческая роль: выбирая полезные признаки, естественный отбор создает новые виды.

      Причина:борьба за существование.

      Материал: наследственная изменчивость

      Эффективность: чем больше в популяции различных мутаций (чем выше гетерозиготность популяции), тем больше эффективность естественного отбора, быстрее идёт эволюция.

      Формы:

      • Стабилизирующий – действует в постоянных условиях, отбирает средние проявления признака, сохраняет признаки вида (кистепёрая рыба латимерия)
      • Движущий – действует в изменяющихся условиях, отбирает крайние проявления признака (отклонения), приводит к изменению признаков (берёзовая пяденица)
      • Половой – конкуренция за полового партнера.
      • Разрывающий – выбирает две крайние формы.

      Следствия естественного отбора:

      • Эволюция (изменение, усложнение организмов)
      • Возникновение новых видов (увеличение количества [многообразия] видов)
      • Приспособленность организмов к условиям окружающей среды.

        Любая приспособленность относительна, т.е. приспосабливает организм только к одним определенным условиям.

      Еще можно почитать

      БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Популяция — дивергенция — изоляция — видообразование, Вид, критерии вида, Борьба за существование и естественный отбор
      ЗАДАНИЯ ЧАСТИ 2: Формы естественного отбора

      Тесты и задания

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Основу естественного отбора составляет
      1) мутационный процесс
      2) видообразование
      3) биологический прогресс
      4) относительная приспособленность


      Выберите один, наиболее правильный вариант. Каковы последствия действия стабилизирующего отбора
      1) сохранение старых видов
      2) изменение нормы реакции
      3) появление новых видов
      4) сохранение особей с измененными признаками

      Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе эволюции творческую роль играет
      1) естественный отбор
      2) искусственный отбор
      3) модификационная изменчивость
      4) мутационная изменчивость

      Выберите три варианта. Какие признаки характеризуют движущий отбор?
      1) действует при относительно постоянных условиях жизни
      2) устраняет особей со средним значением признака
      3) способствует размножению особей с измененным генотипом
      4) сохраняет особей с отклонениями от средних значений признака
      5) сохраняет особей с установившейся нормой реакции признака
      6) способствует появлению мутаций в популяции

      Выберите три признака, характеризующие движущую форму естественного отбора
      1) обеспечивает появление нового вида
      2) проявляется в меняющихся условиях среды
      3) совершенствуется приспособленность особей к исходной среде
      4) выбраковываются особи с отклонением от нормы
      5) возрастает численность особей со средним значением признака
      6) сохраняются особи с новыми признаками

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Исходным материалом для естественного отбора служит
      1) борьба за существование
      2) мутационная изменчивость
      3) изменение среды обитания организмов
      4) приспособленность организмов к среде обитания

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Исходным материалом для естественного отбора является
      1) модификационная изменчивость
      2) наследственная изменчивость
      3) борьба особей за условия выживания
      4) приспособленность популяций к среде обитания

      Выберите три варианта. Стабилизирующая форма естественного отбора проявляется в
      1) постоянных условиях среды
      2) изменении средней нормы реакции
      3) сохранении приспособленных особей в исходной среде обитания
      4) выбраковывании особей с отклонениями от нормы
      5) сохранении особей с мутациями
      6) сохранении особей с новыми фенотипами

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Эффективность естественного отбора снижается при
      1) возникновении рецессивных мутаций
      2) увеличении гомозиготных особей в популяции
      3) изменении нормы реакции признака
      4) увеличении числа видов в экосистеме

      Выберите один, наиболее правильный вариант. В засушливых условиях в процессе эволюции сформировались растения с опушенными листьями благодаря действию
      1) соотносительной изменчивости
      2) модификационной изменчивости
      3) естественного отбора
      4) искусственного отбора

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Насекомые-вредители приобретают со временем устойчивость к ядохимикатам в результате
      1) высокой плодовитости
      2) модификационной изменчивости
      3) сохранения мутаций естественным отбором
      4) искусственного отбора

      Установите соответствие между характеристикой естественного отбора и его формой: 1) движущая, 2) стабилизирующая. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
      А) сохраняет среднее значение признака
      Б) способствует приспособлению к изменившимся условиям среды
      В) сохраняет особи с признаком, отклоняющимся от его среднего значения
      Г) способствует увеличению многообразия организмов
      Д) способствует сохранению видовых признаков

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Материалом для искусственного отбора является
      1) генетический код
      2) популяция
      3) дрейф генов
      4) мутация

      Выберите один, наиболее правильный вариант. Верны ли следующие суждения о формах естественного отбора? А) Возникновение устойчивости к ядохимикатам у насекомых – вредителей сельскохозяйственных растений – пример стабилизирующей формы естественного отбора. Б) Движущий отбор способствует увеличению числа особей вида со средним значением признака
      1) верно только А
      2) верно только Б
      3) верны оба суждения
      4) оба суждения неврены

      Установите соответствие между результатами действия естественного отбора и его формами: 1) стабилизирующий, 2) движущий, 3) дизруптивный (разрывающий). Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
      А) Развитие устойчивости к антибиотикам у бактерий
      Б) Существование быстро и медленно растущих хищных рыб в одном озере
      В) Сходное строение органов зрения у хордовых животных
      Г) Возникновение ласт у водоплавающих млекопитающих
      Д) Отбор новорожденных млекопитающих со средним весом
      Е) Сохранение фенотипов с крайними отклонениями внутри одной популяции

      Сопоставьте характеристики и формы естественного отбора: 1) Движущий, 2) Стабилизирующий. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
      А) действует против особей с крайними значениями признаков
      Б) приводит к сужению нормы реакции
      В) обычно действует в постоянных условиях
      Г) происходит при освоении новых местообитаний
      Д) изменяет средние значения признака в популяции
      Е) может приводить к появлению новых видов

      Установите соответствие между формами борьбы за существование и примерами, иллюстрирующими их: 1) внутривидовая, 2) межвидовая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
      А) рыбы поедают планктон
      Б) чайки убивают птенцов при их большом количестве
      В) токование глухарей
      Г) носатые обезьяны стараются перекричать друг друга, раздувая огромные носы
      Д) гриб чага поселяется на березе
      Е) основная добыча куницы — белка

      Установите соответствие между формами естественного отбора и их характеристиками: 1) движущий, 2) стабилизирующий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
      А) действует в изменяющихся условиях среды
      Б) действует в постоянных условиях среды
      В) направлен на сохранение ранее сложившегося среднего значения признака
      Г) приводит к сдвигу среднего значения признака в популяции
      Д) под его действием может происходить как усиление признака, так и ослабление

      © Д.В.Поздняков, 2009-2018

      Adblock detector

      Онлайн учебник по биологии
      9 класс

      §34. Естественный отбор — главный фактор эволюции видов в природе

      Вспомните определение естественного отбора. Почему в природе происходит естественный отбор и каковы его результаты?

      Естественный отбор — это процессы выживания и размножения более приспособленных к данным условиям среды особей и гибель менее приспособленных.

      Причины естественного отбора. Первая причина естественного отбора — генетическое разнообразие особей, составляющих популяцию. Естественный отбор эффективен только в том случае, если в нем участвуют организмы, обладающие наследственными различиями в признаках. В генетически однородных популяциях, например, среди потомства одного вегетативно размножившегося усами растения земляники, результаты естественного отбора не проявляются (рис. 153).

      Рис. 153. Среди вегетативного потомства одного растения земляники естественный отбор не эффективен

      Вторая причина естественного отбора — избыточная численность особей, составляющих популяцию. Конкуренция между ними за ресурсы среды неизбежно приводит к борьбе за существование.

      Борьба за существование и ее формы. Естественный отбор осуществляется в природе через борьбу за существование. Под ней подразумевается разнообразная деятельность организмов в окружающей среде, направленная на поддержание жизни и размножение. Основная причина борьбы за существование — это недостаточная приспособленность отдельных особей популяции к использованию ресурсов среды, например, пищи, воды и света.

      Различают три формы борьбы за существование: межвидовую, внутривидовую и борьбу с неблагоприятными условиями окружающей среды.

      Межвидовую борьбу за существование можно наблюдать во взаимоотношениях между хищниками и их жертвами, паразитами и хозяевами (рис. 154).

      Рис. 154. Межвидовая борьба за существование: 1 — львы и зебра; 2 — гриб-трутовик и осина; 3 — насекомоядное растение росянка и муха

      Внутривидовая борьба за существование проходит между особями одного вида за одинаковые ресурсы среды. Например, среди одновозрастных елей в лесу наблюдается конкуренция за солнечный свет и минеральные ресурсы почвы, что ведет к их самоизреживанию в популяции (рис. 155). Конкуренция за самку между самцами одного вида исключает проигравших особей из размножения.

      Рис. 155. Пример внутривидовой борьбы за существование: самоизреживание одновозрастпых елей в лесу

      Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды проявляется в различных отрицательных воздействиях неживой природы на организмы. Так, на произрастающие в пустынях растения влияют недостаток влаги, питательных веществ в почве, высокая температура и сильный ветер (рис. 156).

      Рис. 156. Борьба растений с неблагоприятными условиями окружающей среды

      Различные формы борьбы за существование неодинаковы по своей интенсивности. Наиболее напряженная — внутривидовая борьба, при которой особи живут в одних и тех же условиях и обладают сходными потребностями в ресурсах среды.

      Формы борьбы за существование выделяют условно, поскольку в природе они действуют не изолированно, а совместно. Кроме того, существуют нейтральные и взаимовыгодные отношения как внутри одного вида, так и между разными видами организмов. Эти взаимоотношения сглаживают борьбу за существование, придают ей менее острый характер.

      Для эволюции значение различных форм борьбы за существование неравноценно. Межвидовая борьба за существование ведет к совершенствованию одних видов по сравнению с другими. В результате такой борьбы победившие виды сохраняются, а проигравшие вымирают. Внутривидовая борьба за существование вызывает увеличение разнообразия у особей внутривидовых признаков, снижает напряженность конкуренции за одинаковые ресурсы среды.

      Объекты действия естественного отбора. Естественный отбор действует на отдельные особи или целые группы особей популяции. Отбору подлежат все жизненно важные признаки и свойства организмов, обеспечивающие их размножение и оставление потомства. Под действие отбора могут попадать даже признаки, вредные для отдельной особи, но полезные в целом для популяции. Например, ужалившая врага медоносная пчела погибает, но так как она защищает всю пчелиную семью, то способность к самопожертвованию сохраняется естественным отбором как полезный признак для выживания данного вида (рис.

      157).

      Рис. 157. Медоносная пчела

      Упражнения по пройденному материалу

      1. Дайте определение естественного отбора. Назовите причины естественного отбора, действующего в природе.
      2. В чем сущность борьбы за существование?
      3. Какие различают формы борьбы за существование?
      4. Что является объектами действия естественного отбора?
      5. Почему естественному отбору иногда подвергаются признаки, вредные для отдельной особи?

      В современной теории эволюции принято выделять несколько форм естественного отбора: движущую, дизруптивную, стабилизирующую.

      ДВИЖУЩИЙ, или направленный, отбор — такая форма естественного отбора, которая благоприятствует лишь одному направлению изменчивости. Каждая популяция, несмотря на разнообразие составляющих ее особей, может быть охарактеризована средним значением того или иного признака. Изменение условий существования часто приводит к отбору особей, уклоняющихся от средней величины рассматриваемого признака. Причем от поколения к поколению происходит изменение фенотипа в данном направлении. Движущий отбор направлен на сдвиг среднего значения признака или свойства.

      Сущность направленного естественного отбора заключается в том, что он смещает среднее значение признака или свойства в направлении, благоприятном для новых (изменившихся) условий. В результате закрепляется новая, адекватная условиям трансформированной среды норма его реакции. Таким образом, движущий, или направляющий, отбор — это отбор особей с уклоняющимися признаками, подходящими для новых условий.

      Отбор идет по фенотипам и определяющим их генотипам.

      ДИЗРУПТИВНЫЙ, или разрывающий, отбор. Во многих природных популяциях существуют группы особей, различающиеся по какому-то определенному признаку (окраске, форме крыльев и пр.) и при этом не имеющие переходных форм. Такое явление получило название полиморфазма. Хрестоматийными примерами полиморфизма служат общественные насекомые (пчелы, термиты, муравьи и т.д.), у которых существует четкое разделение функций (например, муравьи-воины, муравьи-фуражиры, т. е. сборщики корма, царица — продолжательница рода) между особями одной семьи или колонии.

      Таким образом, дизруптивный отбор способствует существованию в пределах популяции двух и более фенотипов и элиминирует («убирает» ) промежуточные формы. Происходит своеобразный разрыв популяции по определенному признаку.
      Среди некоторых видов птиц (поморники, кукушки, соколообразные и др.) распространены цветовые морфы. Половой диморфизм (различие по облику самцов и самок, например жуков-оленей, львов, курообразных и др.) — частный случай полиморфизма. Полиморфизм некоторых видов улиток обеспечивает возможность их существования на различных видах почв. В создавшихся условиях для каждой из форм начинает действовать отбор, направленный на ее стабилизацию.

      СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ отбор — реализуется на основе селекционного преимущества представителей средней нормы перед всеми уклонениями от этой нормы. Хорошо известен такой пример действия направленного отбора. В Нью-Йорке (США) после сильного урагана погибло большое число городских воробьев. Орнитологи выяснили, что у погибших воробьев крылья либо были значительно короче, либо значительно длиннее устоявшихся средних показателей. Выжившие воробьи имели крылья средней длины.

      Стабилизирующий отбор, отбрасывая мутантные формы, направлен на защиту видов от разрушающего действия мутационных процессов. Он действует с момента начала приспособления особей к изменяющимся условиям, закрепляет приспособления, соответствующие новой обстановке, и выбраковывает отклоняющиеся формы.

      5. Приспособления организмов к условиям существования.

      В результате действия естественного отбора у растений и животных возникают приспособления. соответствующие той среде, в которой они постоянно встречаются. Известно, что птицы имеют приспособления для полета — крылья. Такие приспособления к условиям существования издавна обращали на себя внимание человека. Недаром говорят, что «крылья даны птице для полета». К водной среде прекрасно адаптированы рыбы. Здесь также уместно вспомнить выражение: «чувствовать себя как рыба в воде».

      АДАПТАЦИЯ — совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях внешней среды. Адаптацией также называют сам процесс выработки приспособлений организмов к условиям существования. Адаптации, или приспособления, формируются на протяжении всех стадий онтогенеза (индивидуального развития) особи вида. Обычно различают адаптации общие и частные.

      ОБЩИЕ АДАПТАЦИИ — приспособления к жизни в обширной зоне (диапазоне) условий среды. К адаптациям общего плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде (большинство рептилий, млекопитающих), плаванию (рыбы, китообразные, морские черепахи и пр.), полету (птицы, рукокрылые млекопитающие).

      ЧАСТНЫЕ АДАПТАЦИИ — специализации к определенному образу жизни. К таким адаптациям относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к бегу (антилопьи, лошади, страусы и др.), роющему образу жизни (кроты, могеры, цокоры, слепыши и др.), лазанию по деревьям (обезьяны, ленинцы, дятлы, пищухи и пр.), различным типам полета (грифы, соколы, альбатросы, утки и пр.) и плавания (акулы, морские черепахи, пингвины, тюлени). Много примеров частных адаптаций связано с наличием у животных так называемой покровительственной окраски. Условно различают несколько типов покровительственной окраски (иногда и формы тела): маскировку, мимикрию, демонстрацию. Между выделенными типами существует немало переходов.

      МАСКИРОВКА — приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеница бабочки-пяденицы похожа на сучок, насекомое-палочник — на сухую ветку, австралийские рыбы-тряпичники — на прибрежные водоросли. Выделяют следующие основные типы маскирующей окраски: КРИПТИЧЕСКАЯ (обеспечивает сходство с окружающим фоном); РАСЧЛЕНЯЮЩАЯ (размывает контур животного; характерна для яиц, а иногда и самих птиц, гнездящихся открыто на земле, — кулики, утки, козодои и пр.); СКРАДЫВАЮЩАЯ (основана на принципе противотени).

      Маскирующая окраска особенно важна для защиты организма на ранних этапах индивидуального развития (яиц, личинок, птенцов, детенышей млекопитающих и т. д.). У открыто гнездящихся птиц такую окраску имеют самки, что особенно необходимо в период насиживания кладки. Расчленяющая окраска может быть у хищников, использующих длительное подкарауливание жертвы: тигр, леопард, ягуар, окунь и др. Некоторые животные способны к быстрому изменению окраски в зависимости от изменения окружающего фона, например различные виды камбалы, хамелеонов.

      МИМИКРИЯ — сходство беззащитного и съедобного вида животного с одним или несколькими представителями неродственных видов, хорошо защищенных от нападения и поедания хищником (миметизм) или с растениями и предметами окружающей среды (мимезия).

      Различные формы миметизма характерны для целого ряда видов насекомых (мухи имитируют ос, шмелей), змей (неядовитые змеи имитируют окраску и поведение ядовитых). Хрестоматийны следующие примеры мимезии: некоторые морские коньки, например конек-тряпичник, напоминают водоросли; яйца некоторых куликов (кулики-сороки, зуйки) сходны по окраске и форме с галькой (у закрыто гнездящихся птиц, например у дуплогнездников, яйца не окрашены); гусеница бабочки-пяденицы напоминает сухой сучок; насекомое палочник похоже на сухие прутики; название рыба-лист говорит само за себя; некоторые бабочки похожи на сухие листья и даже имитируют их падение при полете и пр.

      Выделяют две формы мимикрии: бейтсовскую (по имени Г. Бейтса) и мюллеровскую (Ф. Мюллер). Примером бейтсовской мимикрии служит случай сходства отдельных видов бабочек-белянок с несъедобными ярко окрашенными и дурно пахнущими бабочками-геликонидами. В варианте мюллеровской мимикрии несколько защищенных видов животных имеют сходную внешность и окраску — образуют совокупность видов, называемую «кольцо». Так, многие виды ос сходны между собой. Ядовитые насекомые (клоп-солдатик, жук-нарывник, семиточечная божья коровка) имеют отпугивающую окраску — красную с черными пятнами. Насекомоядные птицы, вырабатывал «рефлекс отвращения» на одном виде, уже не трогают виды «кольца».

      Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками и подобным образом привлекают к себе насекомых-опылителей. Ловчие приспособления насекомоядных растений «подражают» ярким цветкам других видов и таким способом заманивают в ловушку насекомых. Полагают, что возникновение мимикрии связано с избирательным истреблением животных или растений.

      ДЕМОНСТРАЦИЯ (угрожающая или предупреждающая окраска или форма). Животные, обладающие ядовитыми зубами (ядовитые змея), жалящими приспособлениями (жалящие перепончатокрылые: пчелы, осы), ядовитыми кожными железами (амфибии: огненная саламандра, жерлянки и др.), обычно «широко оповещают» об этом. Такие виды имеют отпугивающую окраску (мюллеровская мимикрия) или особый «рисунок» (например, у некоторых змей), которые хорошо запоминаются другими животными. Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии не столько окраской, сколько звуками, в основном так называемого инструментального характера, т.е. издаваемыми либо с помощью трения чешуек (эфа), либо с помощью специальной «погремушки» на кончике своего хвоста (гремучие змеи).

      

      Оставьте комментарий