Естественный отбор, другие факторы эволюции – биология

Естественный отбор

Естественный отбор – направляющий фактор эволюции

Естественный отбор – это дифференциальное выживание и размножение особей, которые отличаются друг от друга генетически детерминированными признаками.

 Более приспособленные к данным условиям среды особи оставляют больше потомков, чем менее приспособленные.

Мы можем измерить относительную приспособленность особи долей её потомков среди особей следующего поколения и, следовательно, частотой ее аллелей, которые вошли в генофонд следующего поколения.

Для того, чтобы оценить приспособленность каждого конкретного зайца нам не нужно измерять его скорость бега, его хитрость в ускользании от волка, лисицы и прочих врагов, его способность находить и использовать пищу, его привлекательность для зайчих, нам нужно только знать, сколько он оставил потомков.

Из двух зайцев более приспособлен тот, кто оставил больше потомков, кто внес больше своих генов в генофонд следующего поколения зайцев. Таким образом, частота аллелей, которые определяют более высокую приспособленность их носителей, увеличивается в генофонде популяции. Генетический состав популяции меняется.

Поскольку мы определили эволюцию, как изменение генетического состава популяции, то мы можем рассматривать естественный отбор как фактор эволюции.

Естественный отбор принципиально отличается от других уже известных вам факторов эволюции – мутационного процесса и дрейфа генов. Мутации возникают случайно. Они не являются и не могут быть изначально адаптивными.

При дрейфе генов частоты аллелей в популяциях меняются случайно, безотносительно к тому, насколько хорошо приспособлены носители того или иного аллеля. Естественный отбор определяет жесткую связь между приспособительной ценностью аллелей и их частотой в популяциях.

Это единственный фактор, который обеспечивает приспособление всех живых организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды и регулирует гармоничные взаимодействия между генами внутри каждого организма.

Естественный отбор происходит автоматически. Все живые организмы из поколения в поколение проходят суровую проверку по всем мельчайшим деталям их строения, функционирования всех их систем в разнообразных условиях. Только те, кто выдержал эту проверку, оказываются отобранными и дают начало следующему поколению.

Дарвин писал: «Естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно, где бы и когда бы, ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни, органическим и неорганическим.

Мы ничего не замечаем в этих медленных переменах в развитии, пока рука времени не отметит истекших веков».

Эффективность естественного отбора зависит от его интенсивности и запаса наследственной изменчивости, накопленного в популяции. Интенсивность отбора определяется тем, какая доля особей доживает до половой зрелости и участвует в размножении.

Чем меньше эта доля, тем больше интенсивность отбора.

Если, например, из 10 000 особей в каждом поколении выживают и размножаются только 100 самых крупных, то средний размер особей в этой популяции растет гораздо быстрее, чем в случае более мягкого отбора, когда, например, половина всех особей в популяции участвует в размножении.

Интенсивность отбора варьирует в широких пределах в зависимости от вида и экологической ситуации. Однако она никогда не бывает нулевой. Даже в человеческих популяциях, которые благодаря достижениям современной цивилизации в сильной степени защищены от действия отбора, его интенсивность весьма значительна.

Около 30% всех беременностей заканчиваются выкидышами на самых ранних стадиях; 5% новорожденных гибнет при рождении, еще около 3% не доживает до зрелости; 20% людей, доживших до зрелости, не вступают в брак, и 10% вступивших в брак не имеют детей.

В природных популяциях микроорганизмов, растений и животных интенсивность естественного отбора гораздо выше.

Однако даже самый интенсивный отбор будет неэффективен, если изменчивость особей в популяции незначительна или она носит ненаследственный характер.

Если все особи в популяции совершенно одинаковы, то даже в условиях жесткой борьбы за существование все они имеют равные шансы уцелеть или погибнуть. Жизнь и размножение каждой такой особи зависит от случая.

Из поколения в поколение генетический состав этой популяции будет оставаться неизменным.

Изменения не будут накапливаться и в том случае, если изменчивость особей в популяции родителей обусловлена не генетической изменчивостью, а разнообразием средовых условий.

Тогда среднее значение признака и потомков особей с крайне высоким и крайне низким проявлением признака будет одинаковым. Такую картину мы всегда наблюдаем в так называемыхчистых линиях (гомозиготных по всем генам) растений и животных и в клонах бесполых организмов.

Поэтому отбор в чистых линиях и клонах оказывается неэффективным. Сколько бы поколений мы ни отбирали представителей чистых линий с наибольшим или наименьшим проявлением признака, популяционная средняя в последующих поколениях остается неизменной.

В генетически гетерогенных популяциях отбор ведет к постепенному смещению средней из поколения в поколение.

Важнейшим свойством естественного отбора является его способность накапливать и совмещать полезные аллели. Отбор действует в каждом поколении, и в каждом поколении он начинается не с нуля, не с «чистого листа», а того состояния популяции, в которое она была приведена в результате предыдущего цикла отбора.

Если в какой-то популяции из года в год высокие растения получают преимущество в выживании и размножении, то поколение за поколением в этой популяции растет частота высоких особей, и увеличивается средних размер особей. Результаты действия естественного отбора аккумулируются, накапливаются из поколения в поколение.

Все новые и новые аллели возникают в популяции за счет мутационного процесса. Каждая мутация случайна, но ее носители регулярно отбираются, и размножаются в популяции, если она хоть чуть-чуть повышает приспособленность ее носителей.

Если критерием приспособленности в данной популяции является высота растения, то отбор подхватывает все аллели, которые тем или иным способом работают на этом признак – увеличивают скорость роста, эффективность использования солнечного света, воды и других ресурсов.

Способностью отбора накапливать и совмещать полезные аллели и удалять вредные обусловлена и постепенность эволюции, и возникновение изумительно сложных органов, форм и функций. Самые сложные приспособления в строении, функциях и поведении живых организмов сформировались постепенно путем систематического отбора случайно возникающих мутаций.

Объектами отбора всегда являются отдельные особи, а не популяции и не виды. Ни одно приспособление, сколь угодно полезное для вида, не сможет быть подхвачено естественным отбором и распространиться в популяции, если оно вредно для конкретных особей.

Вернемся к проблеме взаимопомощи между животными, которую мы обсуждали выше. Долгое время оставалось загадкой, как это свойство могло возникнуть и закрепиться. Представим себе популяцию, состоящую из одних «эгоистов», которые сосредоточены только на своих собственных интересах и не склонны жертвовать собой ради других.

Допустим, что в этой популяции появляются редкие мутанты-«альтруисты», которые всегда готова прийти на помощь другим. При этом они ставят под угрозу свою собственную жизнь. В такой ситуации победа в борьбе за жизнь достанется эгоистам, которые пользуются помощью альтруистов, но сами ничего не дают взамен. Гены «альтруистического поведения» будут довольно быстро утрачены.

К такому же результату мы придем, если начнем наше рассмотрение с полностью альтруистической популяции. Допустим, что в такой популяции появляется эгоистичный мутант. Он охотно принимает помощь, но сам никому не помогает. Выгоды такого поведения для него и его эгоистичных потомков очевидны.

Они получают незаслуженные преимущества в борьбе за жизнь, успешно размножаются и, в конечном счете, вытесняют гены альтруистов из генофонда популяции.

Ключ к разрешению этого парадокса был найден в расширении понятия приспособленности. В современной эволюционной биологии выделяется два компонента приспособленности: непосредственная приспособленность и расширенная. Под прямой приспособленностью особи понимается вклад ее собственных аллелей в генофонд популяции.

 Чем выше жизнеспособность и плодовитость особи, чем лучше она обеспечивает выживание своих потомков, тем выше ее непосредственная приспособленность. Расширенная приспособленность особи тем выше, чем больше аллелей, идентичных ее аллелям, передается следующему поколению.

Особь может повысить свою совокупную приспособленность, повышая своими действиями непосредственную приспособленность своих родственников, которые содержат в своих генотипах те же аллели, что и она. Мать, защищая своих потомков, защищает по существу свои гены, переданные этим потомкам.

Каждый из них имеет половину генов, полученных от матери, половину – от отца. Следовательно, коэффициент родства между родителем и потомком равен ½. Отсюда следует, что если ценой своей жизни, мать спасет жизнь двум своим детям, то ее совокупная приспособленность не снизится.

Но ведь точно такая же степень родства связывает между собой братьев и сестер. Следовательно, по генетико-эволюционным соображениям братья и сестры должны проявлять друг к другу такую же степень заботы, как и мать к своим детям.

Такое понимание приспособленности объясняет возникновение и распространение альтруизма и взаимопомощи в популяциях животных. Помогая родственникам, животные способствуют распространению своих генов, в том числе и генов, ответственных за формирование альтруистического поведения.

Не следует думать, однако, что животные действительно скрупулезно подсчитывают коэффициент родства, который связывает их с той или иной особью в популяции и на основании этих подсчетов принимают решение как им поступать – эгоистично или альтруистично – в каждом конкретном случае.

Когда возникает угроза жизни ребенка, мать инстинктивно бросается на его защиту. Те матери, которые так не поступали, остались без потомков, аллели этих матерей были бесследно утеряны и не оставили следов в эволюции.

Возникновение и распространение взаимопомощи между родственниками является, таким образом, автоматическим следствием естественного отбора.

Источник: http://uclg.ru/education/biologiya/11_klass/evolyutsiya/mehanizmyi_evolyutsionnogo_protsessa/lecture_lec_estestvennyiy_otbor_-_napravlyayuschiy_faktor_evolyutsii.html

Элементарные эволюционные факторы естественный отбор, дрейф генов

Естественный отбор

Ч. Дарвин определил естественный отбор как сохранение особей с полезными и гибель с вредными индивидуальными отклонениями. Особь является элементарным объектом отбора. Но особи отбираются в пределах популяции.

Отсюда популяция — это поле действия отбора как элементарного фактора эволюции..

Следовательно, под естественным отбором нужно понимать избирательное (дифференцированное) воспроизведение генотипов (или генных комплексов).

Формы естественного отбора

Движущая форма естественного отбора. При данной форме отбора происходит отсев мутаций с одним средним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака.

Другими словами, данная форма естественного отбора благоприятствует изменению среднего значения признака в измененных условиях среды.

Классическим примером данной формы служит так называемый индустриальный меланизм.

Стабилизирующий отбор. Данная форма естественного отбора наблюдается в том случае, если условия внешней среды длительное время остаются достаточно постоянными, что способствует поддержанию среднего значения, выбраковывая мутационные отклонения от ранее сформировавшейся нормы.

Разрывающий (дизруптивный) отбор. Данная форма естественного отбора благоприятствует более чем одному фенотипу и направлена против средних форм. Это приводит как бы к разрыву популяции по данному признаку на несколько фенотипических групп, что может привести к полиморфизму.

Половой отбор — естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола. Обычно половой отбор вытекает из борьбы между самцами (в редких случаях — между самками) за возможность вступить в размножение. Половой отбор — не самостоятельный фактор эволюции, а всего лишь частный случай внутривидового естественного отбора.

Индивидуальный отбор сводится к дифференцированному размножению отдельных особей, обладающих преимуществами в борьбе за существование в пределах популяции. Основан на соревновании особей внутри популяции.

Групповой отбор дает преимущественное размножение особей какой-либо группы. При групповом отборе в эволюции закрепляются признаки, благоприятные для группы, но не всегда благоприятные для особей. В групповом отборе группы особей соревнуются друг с другом в создании и поддержании целостности надорганизменных систем.

Искусственный отбор проводится человеком в целях создания новых пород или сортов, удовлетворяющих его потребностям.

Ч. Дарвин выделил два основных типа искусственного отбора:

— бессознательный отбор проводился путем сохранения и размножения наиболее ценных для человека признаков растений и животных, отбираемых по фенотипу, за счет отбора на уровне массовой выбраковки менее продуктивных особей. При данном отборе не ставятся задачи получения каких-то определенных пород и сортов;

— сознательный (методический) отбор состоит в том, что человек осмысленно ставит перед собой задачу по выведению именно тех форм растений и животных, которые ему нужны, и сам конструирует параметры породы животного или сорта растения.

У микроорганизмов результатом селекции являются штаммы — колонии клеток, отобранные по какому-то признаку

Дрейф генов. Случайные ненаправленные изменения частот аллелей в популяциях называются дрейфом генов в широком смысле этого слова.

Дрейфом генов в узком смысле слова Сьюэлл Райт назвал случайное изменение частоты аллелей при смене поколений в малых изолированных популяциях. В малых популяциях велика роль отдельных особей.

Случайная гибель одной особи может привести к значительному изменению аллелофонда. Чем меньше популяция, тем больше вероятность флуктуации – случайного изменения частот аллелей.

В сверхмалых популяциях по совершенно случайным причинам мутантный аллель может занять место нормального аллеля, т.е. происходит случайная фиксация мутантного аллеля.

Читайте также:  Направления биотехнологии - биология

В отечественной биологии случайное изменение частоты аллеля в сверхмалых популяциях некоторое время называли генетико-автоматическими (Н.П. Дубинин) или стохастическими процессами (А.С. Серебровский). Эти процессы были открыты и изучались независимо от С. Райта.

Дрейф генов доказан в лабораторных условиях. Например, в одном из С. Райта опытов с дрозофилой было заложено 108 микропопуляций – по 8 пар мушек в пробирке. Начальные частоты нормального и мутантного аллелей были равны 0,5.

В течение 17 поколений случайным образом в каждой микропопуляции оставляли 8 пар мушек.

По окончании эксперимента оказалось, что в большинстве пробирок сохранился только нормальный аллель, в 10 пробирках – оба аллеля, а в 3 пробирках произошла фиксация мутантного аллеля.

В природных популяциях наличие дрейфа генов до сих пор не доказано. Поэтому разные эволюционисты по-разному оценивают вклад дрейфа генов в общий процесс эволюции.

Дрейф генов связан с утратой части аллелей и общим снижением уровня биоразнообразия. Следовательно, должны существовать механизмы, компенсирующие действие дрейфа генов.

Частным случаем дрейфа генов является эффект генетической воронки (или эффект «бутылочного горлышка») – изменение частот аллелей в популяции при снижении ее численности.

Естественный отбор – постоянно протекающий процесс, обеспечивающий избирательную выживаемость и размножение одних особей (наиболее приспо-собленных) и гибель других.

Основные формы естественного отбора (рис. 13):

• стабилизирующий – направлен на поддержание в популяции среднего, ранее сложившегося значения признака или свойства. (Пример: после снегопада и сильных ветров выживают птицы со средними – «нормальными» крыльями).

• движущий – ведет к последовательному изменению фенотипа, определяет сдвиг средних значений признаков. (Пример: индустриальный мела- низм берёзовой пяденицы).

• дизруптивный – разрывает популяцию на несколько групп, определяет развитие признака в разных направлениях. (Пример; появление на океанических островах насекомых бескрылых и с более длинными крыльями по сравнению с материковыми).

Естественный отбор определяет целесообразность изменений для конкретных условий существования.Эволюционные процессы в популяциях завершаются образованием подвидов, а затем видов.

)Элементарные эволюционные факторы изоляция, популяционные волны

Популяционные волны

Периодические или апериодические колебания численности особей популяции характерны для всех без исклю­чения живых организмов. Причинами таких колебаний могут быть различные абиотические и биотические факторы среды.

Действие популяционных волн, или волн жизни, предполагает неизбирательное, случайное уничтожение особей, благодаря чему редкий перед колебанием численности генотип (аллель) может сделаться обычным и быть подхваченным естественным отбором.

Если в дальнейшем численность популяции восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов в генофонде данной популяции. Популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

Классификация популяционных волн

1. Периодические колебания численности короткоживущих организмов характерны для большинства насекомых, однолетних растений, большинства грибов и микроорганизмов. В основном эти изменения вызваны сезонным колебанием численности.

2. Непериодические колебания численности, зависящие от сложного сочетания разных факторов.

В первую очередь они зависят от благоприятных для данного вида (популяции) отношений в пищевых цепочках: уменьшение хищников, увеличение кормовых ресурсов.

Обычно такие колебания затрагивают несколько видов и животных, и растений в биогеоценозах, что может привести к коренным перестройкам всего биогеоценоза.

3. Вспышки численности видов в новых районах, где отсутствуют их естественные враги.

4. Резкие непериодические колебания численности, связанные с природными катастрофами (в результате засухи или пожаров).

Влияние популяционных волн особенное заметно в популяциях очень малой величины (обычно при численности размножающихся особей не более 500).

Именно в этих условиях популяционные волны могут как бы подставлять под действие естественного отбора редкие мутации или устранять уже довольно обычные варианты.

Изоляция

Под изоляцией понимается возникновение любых барьеров, нарушающих панмиксию (свободное скрещивание). В зависимости от их природы выделяют два основных типа изоляции: пространственную и биологическую (репродуктивную).

Пространственная изоляция может существовать в двух проявлениях: изоляция за счет географических барьеров и изоляция расстоянием (без заметных географических барьеров, просто в силу большого расстояния между популяциями или отдельными особями). Возникновение пространственной изоляции связано с радиусом репродуктивной активности для особей вида.

Биологическая изоляция приводит к нарушению скрещивания или препятствует воспроизведению нормального потомства, что обеспечивается двумя группами механизмов: устраняющие скрещивание (докопуляционная изоляция) и изоляция при скрещивании (послекопуляционная изоляция). Спариванию близких форм препятствуют различия во время половой активности и созревания половых продуктов.

В природе обычна биотипическая изоляция, при которой потенциальные партнеры по спариванию не встречаются, так как они часто обитают в разных местах. Большое значение в возникновении биологической изоляции у близких форм имеет этологическая изоляция — осложнения спаривания, обусловленные особенностями поведения.

Важным изолирующим механизмом, затрудняющим скрещивание близких видов, оказывается возникновение морфофизиологических различий в органах размножения, так называемая морфологическая изоляция.

Большая группа изолирующих механизмов в природе связана с возникновением изоляции после оплодотворения — собственно генетическая изоляция, включающая гибель зигот после оплодотворения, развитие полностью или частично стерильных гибридов, а также пониженную жизнеспособность гибридов.

Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференцировки.

68. Концепция вида. Популяционная структура вида. Экологическая и генетическая характеристики популяций. Понятие о генофонде популяций. Полиморфизм природных популяций.
1)Концепция вида. Популяционная структура вида

Конце́пции ви́да — различные системы взглядов на понятие вид в биологии. Вид, как таксон, является базовой структурной единицей любой системы органического мира, от определения границ которого зависит структура всей таксономической иерархии.

Понятие концепции вида тесно связано с другими направлениями, понятиями и предметами изучения биологии: критерии вида, видообразование, таксономия биологическая систематика и другими.

При этом проблема вида, ввиду наличия у этого таксона ряда уникальных свойств, может рассматриваться как самостоятельная область биологической науки.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВИДА

В природе практически не существует видов, которые были бы повсеместно распространены. Обычно каждый вид имеет свою область распространения – ареал, границы которого определяются границами пригодных для данного вида условий обитания.

Космополитами – видами, обитающими повсеместно – являются прежде всего человек, сумевший освободиться из-под влияния окружающей среды, и (с определенной долей условности) некоторые обитающие совместно с ним животные, такие как серая крыса и рыжий таракан

Границы ареалов видов со временем изменяются. Как правило, это связано с изменением условий существования, а также с адаптацией видов к новой среде обитания. В настоящее время ареалы многих видов меняются под влиянием хозяйственной деятельности человека. При этом ареал может сокращаться, как у соболя, или расширяться, как у зайца-русака.

Условия среды определяют не только границы ареала, но и закономерности размещения особей в пределах этих границ. Как правило, внутри своего ареала животные, растения грибы или микроорганизмы распределены неравномерно: можно выделить отдельные «сгущения» – популяции.

Популяция – совокупность особей того или иного вида, в течение большого числа поколений населяющих определенное пространство, внутри которого особи могут относительно свободно скрещиваться друг с другом, в то время как обмен особями с соседними популяциями в значительной мере затруднен.

Популяционная структура видов зачастую бывает довольно сложной, и локальные поселения можно объединить в более крупные группировки. Популяции высокого ранга, объединяющие несколько более мелких единиц, стабильны во времени, и могут обладать собственной эволюционной судьбой.

В силу того, что разные популяции в большей или меньшей степени изолированы друг от друга, между ними накапливаются генетические и морфологические различия – формируется внутривидовая географическая изменчивость.

Источник: https://megaobuchalka.ru/1/1429.html

Естественный отбор — направляющий фактор эволюции

Естественный отбор — единственный фактор, определяющий направленность эволюционного процесса, приспособление организмов к определенной среде обитания. Благодаря отбору в популяции сохраняются и размножаются особи с полезными, то есть соответствующими среде обитания, мутациями. Особи, менее приспособленные к среде обитания, гибнут или выживают, но потомство их немногочисленно.

Генотипы особей в популяции различны, различна и частота их встречаемости. Эффективность отбора зависит от проявления признака в генотипе.

Доминантный аллель сразу проявляется фенотипически и подвергается действию отбора. Рецессивный же аллель не подвергается отбору до тех пор, пока не окажется в гомозиготном состоянии. И.И.

Шмальгаузен различал две основные формы естественного отбора: движущий и стабилизирующий.

Движущий отбор приводит к устранению особей со старыми признаками, не соответствующими изменившейся среде обитания, и формированию популяции особей с новыми признаками. Он происходит в медленно изменяющихся условиях ? среды обитания.

Примером действия движущего отбора служит изменение окраски крыльев у бабочки березовой пяденицы. Обитающие на стволах деревьев бабочки имели преимущественно светлую окраску, незаметную на фоне светлых лишайников, покрывающих стволы деревьев.

Время от времени на стволах появлялись темноокрашенные бабочки, которые были хорошо заметны и уничтожались птицами.

В связи с развитием промышленности и загрязнением воздуха сажей лишайники исчезли, а потемневшие стволы деревьев обнажились.

В результате светлоокрашенные бабочки, хорошо заметные на темном фоне, уничтожались птицами, а темноокрашенные особи сохранялись отбором. Через некоторое время большинство бабочек в популяциях близ индустриальных центров стали темными.

Каков механизм движущего отбора?

В генотипе березовой пяденицы есть гены, определяющие темную и светлую окраску бабочек. Поэтому в популяции появляются и светлые, и темные бабочки. Преобладание тех или иных бабочек зависит от условий среды. В одних условиях среды сохраняются преимущественно темноокрашенные, а в других — светлоокрашенные особи с различными генотипами.

Механизм движущего отбора состоит в сохранении особей с полезными отклонениями от прежней нормы реакции и устранении особей с прежней нормой реакции.

Стабилизирующий отбор сохраняет особи с установившейся в данных условиях нормой реакции и устраняет все отклонения от нее. Он действует в том случае, если условия среды долго не меняются.

Так, цветки растения львиного зева опыляются только шмелями. Размеры цветка соответствуют размерам тела шмелей.

Все растения, имеющие очень крупные или очень мелкие цветки, не опыляются и не образуют семян, то есть устраняются стабилизирующим отбором.

Возникает вопрос: все ли мутации устраняются отбором? Оказывается, не все. Отбором уничтожаются лишь те мутации, которые проявляются фенотипически. У гетерозиготных особей сохраняются рецессивные мутации, которые внешне не проявляются. Они служат основой генетического разнообразия популяции.

О том, что отбор действительно происходит в природе, свидетельствуют наблюдения и опыты. Например, наблюдения показали, что хищники чаще всего уничтожают особей с каким-либо дефектом.

Ученые проводили опыты с целью изучения действия естественного отбора. На дощечку, окрашенную в зеленый цвет, помещались гусеницы разной окраски — зеленой, коричневой, желтой. Птицы в первую очередь склевывали желтых и коричневых гусениц, заметных на зеленом фоне.

Все признаки особи находятся под контролем естественного отбора, в результате которого из поколения в поколение сохраняются лишь те особи, изменения которых соответствуют среде обитания.

Роль отбирающего фактора играют условия окружающей среды: засуха, мороз, нехватка корма, хищники и др.

Источник: http://www.AgroJour.ru/nauka/biologiya/estestvennyjj-otbor-napravlyayushhijj-faktor-ehvolyucii.html

Биология для студентов – 93. Естественный отбор – движущий фактор эволюции. Типы естественного отбора

Понятие «естественный отбор» – важнейшее не только в эволюционной теории, но и во всей биологии. Ч. Дарвин определил естественный отбор как выживание особей с полезными и гибель с вредными индивидуальными уклонениями – «выживание наиболее приспособленных». Однако это определение недостаточно точно отражает некоторые генетические последствия естественного отбора.

В процессе естественного отбора важны не столько выживание или гибель отдельных особей, сколько их избирательное размножение. Главное значение в эволюции имеет не само выживание особей, а вклад каждой особи в генофонд популяции.

Больший вклад в генофонд популяции внесет та особь, которая оставит более многочисленное потомство. Особи, которые не оставили потомства, не имеют значения для эволюции.

Только успех в распространении и закреплении определенных аллелей генов в популяциях ведет к возникновению эволюционных явлений.

Таким образом, под естественным отбором нужно понимать избирательное воспроизведение разных генотипов.

Естественный отбор представляет собой единственный фактор эволюции, приводящий к повышению приспособленности.

(Мутации, популяционные волны, изоляция относятся к факторам эволюции, изменяющим частоту аллелей в популяциях независимо от того, приводит ли это к повышению или понижению приспособленности организмов.

) Следует подчеркнуть, что отбираются не отдельные признаки, а целые генотипы, являющиеся носителями этих признаков. Только естественным отбором можно объяснить приспособленность организмов к условиям среды и их поразительное разнообразие.

Читайте также:  Выталкивающая сила воды - биология

Различают три основные формы естественного отбора:

  • движущий,
  • стабилизирующий,
  • дизруптивный.

Движущий отбор – это отбор в пользу генотипов с уклоняющимся значением признака от ранее установившегося в популяции значения. Движущий отбор действует при изменении условий среды обитания популяции и приводит к закреплению новой нормы реакции организмов, изменению фенотипического облика и генотипической структуры популяции.

За последние десятилетия обнаружены популяции различных насекомых, устойчивых к действию ядохимикатов, от которых насекомые данных видов ранее погибели. Возникновение таких устойчивых к ядохимикатам популяций объясняется действием движущего отбора.

Первоначально у некоторых особей популяции могли возникнуть мутации, обусловившие невосприимчивость организмом определенных ядохимикатов.

В результате размножения таких особей мутации накапливались в популяции из поколения в поколение, а затем могла возникнуть целая популяция, устойчивая к некоторым ядам.

В постоянных, не изменяющихся условиях среды действует другая форма отбора – стабилизирующий отбор. Это отбор в пользу генотипов со средним выражением признака.

Стабилизирующий отбор направлен на устранение от размножения особей, фенотипически заметно уклоняющихся от сложившейся нормы.

Он действует в стабильных условиях окружающей среды, сохраняет фенотипический облик популяции и ее генотипическую структуру.

Стабилизирующий отбор при постоянстве условий среды в течение сотен тысяч и миллионов поколений оберегает виды от существенных изменений.

Он действует до тех пор, пока условия жизни, при которых данный признак или свойство было выработано, существенно не меняются. Стабилизирующая форма отбора оберегает норму от разрушающего влияния мутационного процесса.

Она также играет огромную роль для сохранения и усиления результатов движущего отбора.

Дизруптивный отбор – разрывающий отбор, приводит к появлению двух или нескольких новых форм из одной исходной; он действует против промежуточных средних форм. Эта форма отбора существует в случаях, когда на одной территории одновременно встречаются разнообразные условия. Дизруптивный отбор направлен против особей со средним и промежуточным характером проявления признака.

Популяция как бы «разрывается» по данному признаку на несколько групп. Результатом дизруптивного отбора являются, например, две формы погремка – раннецветущей и позднецветущей. Их возникновение обусловлено ежегодными покосами на лугах, проводимыми в середине лета.

Вследствие этого единая популяция разделилась на две не перекрывающиеся во времени популяции (сроки их цветения разобщены).

Естественный отбор – важнейший и единственный направляющий фактор эволюции, определяющий возникновение всех приспособлений, появление новых систематических групп. Именно поэтому можно говорить о творческой роли естественного отбора.

Теория естественного отбора была и остается одним из фундаментальных обобщений биологии, именно на ее основе был объяснен механизм эволюции. Естественному отбору принадлежит ведущая роль в эволюции, так как он осуществляет не случайное, а направленное изменение фенотипического облика популяции и ее генотипического состава.

Источник: https://vseobiology.ru/obshchaya-biologiya/2132-93-estestvennyj-otbor-dvizhushchij-faktor-evolyutsii-tipy-estestvennogo-otbora

Естественный отбор, эволюция

Очень долго  весь христианский мир пребывал в уверенности, что Земля и все ее обитатели были созданы Богом за 6 дней творения, и с тех пор остаются неизменными. В 1809 г. Ж. Б.

Ламарк предложил свое эволюционное учение, в основу которого положил стремление видов к самосовершенствованию и передаче по наследству приобретенных в течение жизни полезных признаков. Многие утверждения Ламарка были ошибочны, но его труды подготовили почву для создания Ч.

Дарвином стройной и логичной теории эволюции органического мира, направляемой естественным отбором.   

Чарльз Дарвин (1809—1882) — английский естествоиспытатель, основоположник теории эволюции органического мира. В 1831—1836 гг. Дарвин совершил кругосветное путешествие на корабле «Бигль», во время которого собрал богатый материал по зоологии, ботанике, палеонтологии, антропологии.

Эти материалы позволили ему предположить, что виды со временем изменяются. Окончательно он убедился в этом, изучая птиц на Галапагосских островах, где обитают 13 видов вьюрков, произошедших от одной предковой формы, но отличающихся формой клюва, так как на разных островах они питаются разной пищей.

Суть эволюции

Эволюция — это процесс исторического развития живой природы, она характерна для всех уровней жизни. Современное многообразие живых существ, населяющих Землю, — результат длительного процесса эволюции. Все современные виды появились от видов, существовавших ранее.

В основе эволюции лежат стойкие изменения наследственных структур — мутации. Они могут носить разный характер, но закрепляются только те мутации, которые повышают вероятность выживания вида.

Эволюционное учение изучает изменения в развитии отдельных организмов, групп живых существ и всего живого в целом, а также причины и направления эволюции. 

Естественный отбор

Хищник и жертва — яркий пример борьбы за существование, происходящей в природе

Движущей силой эволюции Ч. Дарвин считал естественный отбор. Это сложный механизм, складывающийся из нескольких факторов. В природе между живыми организмами постоянно идет борьба за существование.

Дарвин вкладывал в это понятие очень широкий смысл, подразумевая по ним и прямую борьбу «не на жизнь, а на смерть» между хищником и жертвой, и борьбу растения за выживание во время засухи, и конкуренцию между представителями одного вида за пищу и убежища.

Эта борьба происходит вследствие высокой способности организмов к размножению и ограниченности запасов пищи и мест обитания.

Дарвин подсчитал, что размножающаяся диатомовая водоросль могла бы в течение полутора суток покрыть пленкой всю поверхность Земли, а если бы выживали и приносили потомство все детеныши слонов, то число потомков одной пары через 750 лет достигло бы 19 млн.

Но в природе этого никогда не случается, потому что подавляющая часть особей гибнет в ходе борьбы за существование — либо от неблагоприятного воздействия окружающей среды, либо от особей других видов, либо в борьбе с представителями своего вида. Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как ведется в сходных условиях существования.

Вместе с тем всем животным и растениям свойственна изменчивость. Некоторые изменения вредны, а некоторые полезны, они дают организму преимущество в борьбе за существование. В выживании наиболее приспособленных и заключается действие естественного отбора. Полезные изменения передаются потомству,  и каждое новое поколение оказывается более приспособленным.

У земляного вьюрка толстый массивный клюв, помогающий добывать семена растений

Эволюционные преобразования внутри вида называются микроэволюцией. Она  происходит под воздействием естественного отбора и при возникновении различных изоляционных барьеров. Если одни особи вида приобретут одни полезные качества, а другие — иные, то со временем естественный отбор приведет к образованию нескольких новых видов

Поделиться ссылкой

Источник: http://SiteKid.ru/biologiya/estestvennyj_otbor_evolyuciya.html

Факторы эволюции

Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор.

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С).

Мутационный процесс в силу случайности мутаций не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора.

Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.

Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Причинами комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация); случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе; случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Волны жизни — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть:

  • периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.);
  • непериодические изменения (природные катастрофы);
  • заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям.

Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут значительно изменяться за одно или несколько поколений.

Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы.

Если в дальнейшем численность популяции восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны служат поставщиком эволюционного материала.

Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию.

Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются.

Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями.

Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).

Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции признаками. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей.

Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством.

Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые).

Так же могут возникать признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью).

В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.

Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный).

Стабилизирующий отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, т.е.

пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака (свойства). Например, сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя.

Сохранение реликтовых видов.

Движущий отбор направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды.

Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от нормы.

Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Например, возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам.

Или индустриальный меланизм, например, потемнение окраски бабочки березовой пяденицы в развитых индустриальных районах Англии. В этих районах кора деревьев становится темной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а темные бабочки, менее заметны на стволах деревьев.

Разрывающий (дизруптивный) отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от нормы.

В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, т.е. наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. Например, при частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

Источник: http://jbio.ru/faktory-evolyucii

Движущие силы эволюции: наследственность, изменчивость, борьба за существование и естественный отбор

Че­ло­век влиял на эво­лю­цию дру­гих видов с дав­них пор – когда начал раз­во­дить скот и одо­маш­ни­вать жи­вот­ных. Но по-на­сто­я­ще­му ин­тен­сив­ное вли­я­ние на из­мен­чи­вость на­ча­лось в XIX-XX веках с по­яв­ле­ни­ем круп­ных про­мыш­лен­ных ме­га­по­ли­сов. В го­ро­дах по­яв­ля­ют­ся новые, го­род­ские виды жи­вот­ных и птиц.

Читайте также:  Размножение и значение хвойных деревьев - биология

И речь не толь­ко о го­лу­бях и во­ро­бьях. В Мос­ков­ской об­ла­сти яст­реб-те­те­ре­вят­ник и ворон еще в 1970-е годы были ред­ки­ми пти­ца­ми, тре­бу­ю­щи­ми охра­ны. Их счи­та­ли без­услов­ны­ми «ур­бо­фо­ба­ми», то есть ду­ма­ли, что они не могут жить в го­ро­де. Осво­е­ние Моск­вы этими ви­да­ми за­ня­ло всего 10-15 лет.

Неко­гда дикие яст­ре­бы на­учи­лись вы­сле­жи­вать до­бы­чу в гу­стых су­мер­ках, охо­тить­ся на чер­да­ках. В При­дне­стро­вье в 1980-е годы в го­ро­дах стали се­лить­ся грачи. К на­ча­лу 2000-х годов грачи при­об­ре­ли при­выч­ку кор­мить­ся непо­сред­ствен­но на тро­туа­рах и во дво­рах, снуя между но­га­ми про­хо­жих.

Борь­ба за су­ще­ство­ва­ние под­толк­ну­ла этих живых су­ществ к осво­е­нию новых, ан­тро­по­ген­ных усло­вий окру­жа­ю­щей среды.

Впер­вые за­го­во­рил о дви­жу­щих силах эво­лю­ции Чарльз Дар­вин. Он вы­де­лил три таких силы: на­след­ствен­ная из­мен­чи­вость, борь­ба за су­ще­ство­ва­ние и есте­ствен­ный отбор.

Рас­смот­рим их более по­дроб­но.

На­след­ствен­ность – спо­соб ор­га­низ­мов пе­ре­да­вать по­том­кам свои ви­до­вые и ин­ди­ви­ду­аль­ные при­зна­ки или свой­ства.

Любой ор­га­низм про­из­во­дит потом­ство, ко­то­рое от­но­си­тель­но по­хо­же на него. На­след­ствен­ны­ми могут быть неко­то­рые ин­ди­ви­ду­аль­ные при­зна­ки.

У жи­вот­ных это, на­при­мер, цвет шер­сти или даже агрес­сив­ность, у рас­те­ний – окрас­ка цвет­ков.

Из­мен­чи­вость – спо­соб­ность ор­га­низ­мов од­но­го вида быть непо­хо­жи­ми друг на друга. В неко­то­рой мере она про­ти­во­по­лож­на на­след­ствен­но­сти. В при­ро­де не су­ще­ству­ет двух аб­со­лют­но оди­на­ко­вых ор­га­низ­мов од­но­го вида. Даже од­но­яй­це­вые близ­не­цы жи­вот­ных несколь­ко от­ли­ча­ют­ся друг от друга.

Ин­ди­ви­ду­аль­ные свой­ства ор­га­низ­ма опре­де­ля­ют­ся мно­же­ством при­чин. Среди них: раз­но­об­раз­ные вли­я­ния среды, тем­пе­ра­ту­ра, влаж­ность, ко­ли­че­ство и ка­че­ство упо­треб­ля­е­мой ор­га­низ­ма­ми пищи, а также на­след­ствен­ность са­мо­го ор­га­низ­ма.

Чарльз Дар­вин опре­де­лил две ос­нов­ные формы из­мен­чи­во­сти:

Под опре­де­лен­ной (нена­след­ствен­ной) из­мен­чи­во­стью Дар­вин по­ни­мал воз­ник­но­ве­ние оди­на­ко­вых из­ме­не­ний у род­ствен­ных жи­вот­ных в оди­на­ко­вых усло­ви­ях среды оби­та­ния. Так, со­дер­жа­ние кро­ли­ков в усло­ви­ях по­ни­жен­ных тем­пе­ра­тур про­во­дит к от­рас­та­нию у них более гу­сто­го меха.

Недо­ста­ток пищи для жи­вот­но­го при­во­дит к за­держ­ке в росте. Опре­де­лен­ная из­мен­чи­вость есть пря­мое при­спо­соб­ле­ние жи­вот­но­го или рас­те­ния, или дру­го­го ор­га­низ­ма к из­ме­ня­ю­щим­ся усло­ви­ям среды. Такое при­спо­соб­ле­ние не ока­зы­ва­ет ни­ка­ко­го вли­я­ния на на­след­ствен­ную ин­фор­ма­цию.

При­зна­ки опре­де­лен­ной из­мен­чи­во­сти потом­ству не пе­ре­да­ют­ся.

При­знак неопре­де­лен­ной (на­след­ствен­ной) из­мен­чи­во­сти обу­слов­лен на­ли­чи­ем у ор­га­низ­мов неко­е­го ал­ле­ля или ком­би­на­ции ал­ле­лей.

Из­на­чаль­но он воз­ни­ка­ет слу­чай­но у одной особи вида, а затем пе­ре­да­ет­ся по на­след­ству скры­то или явно.

При­ме­ра­ми яв­ля­ют­ся, на­при­мер, аль­би­низм птиц и мле­ко­пи­та­ю­щих, на­ли­чие рас­те­ний с бе­лы­ми цвет­ка­ми, а также крас­но­гла­зых и ко­рот­ко­кры­лых му­шек-дро­зо­фил.

Раз­мыш­ляя о ме­ха­низ­мах и дви­жу­щих силах эво­лю­ции, Чарльз Дар­вин при­шел к пред­став­ле­нию о борь­бе за су­ще­ство­ва­ние. Все живые су­ще­ства, бу­дучи не огра­ни­чен­ны­ми в усло­ви­ях, спо­соб­ны раз­мно­жать­ся в гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии прак­ти­че­ски бес­ко­неч­но.

Самка ас­ка­ри­ды, на­при­мер, дает до 200 000 яиц в сутки, а серая крыса – 5 по­ме­тов в год, в сред­нем по 8 кры­сят, ко­то­рые до­сти­га­ют по­ло­вой зре­ло­сти к 3-ме­сяч­но­му воз­вра­ту. В одном плоде ор­хи­деи паль­ча­то­ко­рен­ни­ка со­дер­жат­ся не менее 180 000 тысяч семян.

Спо­соб­ность к от­но­си­тель­но быст­ро­му и неогра­ни­чен­но­му раз­мно­же­нию имеет важ­ные след­ствия. При росте чис­лен­но­сти по­пу­ля­ций обост­ря­ет­ся кон­ку­рен­ция за ре­сур­сы, и вы­жи­ва­ют да­ле­ко не все. Между ор­га­низ­ма­ми про­ис­хо­дит борь­ба за вы­жи­ва­ние. Ино­гда пре­иму­ще­ство по­лу­ча­ют живые ор­га­низ­мы с необыч­ным фе­но­ти­пом.

Так, при мас­со­вом раз­мно­же­нии вре­ди­те­лей за­па­сы обыч­но­го корма быст­ро под­хо­дят к концу, и явное пре­иму­ще­ство по­лу­ча­ют жи­вот­ные, ко­то­рые умеют пи­тать­ся чем-то еще.

Чарльз Дар­вин го­во­рил о том, что борь­ба за су­ще­ство­ва­ние не сво­дит­ся к пря­мой схват­ке. Она пред­став­ля­ет собой мно­го­об­раз­ные от­но­ше­ния ор­га­низ­мов внут­ри од­но­го вида, от­но­ше­ния между раз­лич­ны­ми ви­да­ми, а также вза­и­мо­от­но­ше­ния всех ор­га­низ­мов с неор­га­ни­че­ской при­ро­дой.

Дар­вин писал: «Я дол­жен пре­ду­пре­дить, что, при­ме­няя этот тер­мин в ши­ро­ком ме­та­фо­ри­че­ском смыс­ле… можно с пол­ным пра­вом ска­зать, что они [ор­га­низ­мы] бо­рют­ся друг с дру­гом за пищу и тем самым за жизнь.

Но про рас­те­ние, рас­ту­щее на краю пу­сты­ни, можно ска­зать, что оно бо­рет­ся за жизнь про­тив за­су­хи».

Самая на­пря­жен­ная из всех – внут­ри­ви­до­вая борь­ба. Ярким при­ме­ром такой борь­бы яв­ля­ет­ся кон­ку­рен­ция од­но­воз­раст­ных де­ре­вьев мо­ло­до­го хвой­но­го леса. Самые вы­со­кие де­ре­вья пе­ре­хва­ты­ва­ют ос­нов­ную массу сол­неч­ных лучей, а их мощ­ная кор­не­вая си­сте­ма по­гло­ща­ет из почвы рас­тво­рен­ные ми­не­раль­ные ве­ще­ства в ущерб более сла­бым со­се­дям.

Внут­ри­ви­до­вая борь­ба осо­бен­но обост­ря­ет­ся при по­вы­ше­нии плот­но­сти по­пу­ля­ции. На­при­мер, при мас­со­вом раз­мно­же­нии зим­ней пя­де­ни­цы эти гу­се­ни­цы могут оста­вить без лист­вы целые участ­ки леса. Мно­гие из них потом по­гиб­нут от го­ло­да, а дру­гие пе­рей­дут на нестан­дарт­ные кор­мо­вые рас­те­ния.

Меж­ви­до­вая борь­ба за су­ще­ство­ва­ние может про­яв­лять­ся в раз­лич­ных фор­мах. На­при­мер, в виде кон­ку­рен­ции или од­но­сто­рон­не­го ис­поль­зо­ва­ния од­но­го вида дру­гим.

На­гляд­ный при­мер кон­ку­рен­ции за пищу – это хищ­ни­ки аф­ри­кан­ских са­ванн: львы, гиены, ги­е­но­вид­ные со­ба­ки и дру­гие. Они неред­ко от­ни­ма­ют до­бы­чу друг у друга. Часто объ­ек­том со­рев­но­ва­ния ста­но­вит­ся не пища, а при­вле­ка­тель­ное место оби­та­ния.

На­при­мер, в борь­бе за места по­се­ле­ния че­ло­ве­ка серая крыса, более силь­ная и агрес­сив­ная, со вре­ме­нем прак­ти­че­ски вы­тес­ни­ла чер­ную. За­ве­зен­ная в Ев­ро­пу аме­ри­кан­ская норка вы­тес­ня­ет або­ри­ген­ный ев­ро­пей­ский вид.

Он­дат­ра – вы­хо­дец из се­вер­ной Аме­ри­ки – за­хва­ти­ла часть ре­сур­сов, ис­поль­зу­е­мых ранее мест­ны­ми ви­да­ми, на­при­мер, вы­ху­хо­лью. В Ав­стра­лии за­ве­зен­ные крысы и кро­ли­ки вы­тес­ня­ют або­ри­ген­ную фауну.

Дру­гие про­яв­ле­ния меж­ви­до­вой борь­бы – это слож­ные вза­и­мо­от­но­ше­ния, воз­ни­ка­ю­щие между хищ­ни­ком и жерт­вой, между па­ра­зи­том и хо­зя­и­ном.

С точки зре­ния эво­лю­ции, важ­ным след­стви­ем меж­ви­до­вой борь­бы яв­ля­ют­ся вза­и­мо­свя­зан­ные из­ме­не­ния, про­ис­хо­дя­щие с жерт­вой и хищ­ни­ком, па­ра­зи­том и его хо­зя­и­ном.

У хищ­ни­ков в ходе эво­лю­ции по­яв­ля­ют­ся изощ­рен­ные сред­ства на­па­де­ния: клыки, когти, свое­об­раз­ное по­ве­де­ние. У жертв по­яв­ля­ют­ся не менее изощ­рен­ные формы за­щи­ты: ядо­ви­тые ве­ще­ства, мас­ки­ру­ю­щая окрас­ка, ми­мик­рия и про­чее.

Тре­тья форма борь­бы за су­ще­ство­ва­ние – это борь­ба с внеш­ни­ми небла­го­при­ят­ны­ми усло­ви­я­ми. Фак­то­ры нежи­вой при­ро­ды могут ока­зы­вать как пря­мое, так и опо­сре­до­ван­ное воз­дей­ствие на ход эво­лю­ци­он­ных про­цес­сов.

На­при­мер, рас­те­ние в пу­стыне, ко­то­рое бо­рет­ся с за­су­хой, раз­ви­ва­ет мно­го­чис­лен­ные при­спо­соб­ле­ния, спо­соб­ству­ю­щие до­бы­ва­нию воды и пи­та­тель­ных ве­ществ из почвы, – осо­бое стро­е­ние кор­не­вой си­сте­мы.

Кроме того, про­ис­хо­дит сни­же­ние ин­тен­сив­но­сти транс­пи­ра­ции, ко­то­ро­му по­мо­га­ет осо­бое стро­е­ние ли­стьев.

Тер­мин «опо­сре­до­ван­ное вли­я­ние» озна­ча­ет, что фак­то­ры нежи­вой при­ро­ды вли­я­ют на внут­ри­ви­до­вые и меж­ви­до­вые от­но­ше­ния. Так, на­при­мер, при недо­стат­ке воды обост­ря­ет­ся кон­ку­рен­ция за нее, и, на­о­бо­рот, при на­вод­не­нии кон­ку­рен­ция за воду вовсе ис­че­за­ет, зато обост­ря­ет­ся кон­ку­рен­ция за убе­жи­ще.

Новый этап в раз­ви­тии эво­лю­ци­он­но­го уче­ния на­сту­пил в 1859 году с пуб­ли­ка­ци­ей ос­но­во­по­ла­га­ю­щей ра­бо­ты Чарль­за Дар­ви­на «Про­ис­хож­де­ние видов путем есте­ствен­но­го от­бо­ра, или Со­хра­не­ние бла­го­при­ят­ных рас в борь­бе за жизнь». Есте­ствен­ный отбор по Дар­ви­ну яв­ля­ет­ся ос­нов­ной дви­жу­щей силой эво­лю­ции.

Есте­ствен­ный отбор – это про­цесс, со­хра­ня­ю­щий наи­бо­лее при­спо­соб­лен­ные к усло­ви­ям среды ор­га­низ­мы и уни­что­жа­ю­щий непри­спо­со­бив­ши­е­ся. Таким об­ра­зом, из огром­но­го ко­ли­че­ства слу­чай­ных ком­би­на­ций вы­би­ра­ют­ся самые под­хо­дя­щие для дан­ных усло­вий. Усло­вия же ме­ня­ют­ся по­сто­ян­но – это и есть есте­ствен­ный отбор.

Дар­вин счи­тал сам отбор след­стви­ем борь­бы за су­ще­ство­ва­ние, а его пред­по­сыл­кой – есте­ствен­ную из­мен­чи­вость ор­га­низ­мов.

Ге­не­ти­че­ская сущ­ность есте­ствен­но­го от­бо­ра – это из­би­ра­тель­ное со­хра­не­ние в по­пу­ля­ции наи­бо­лее вы­год­ных при дан­ных усло­ви­ях ге­но­ти­пов.

Таким об­ра­зом, есте­ствен­ный отбор можно опре­де­лить еще и как из­би­ра­тель­ное вос­про­из­ве­де­ние ге­но­ти­пов, наи­луч­шим об­ра­зом от­ве­ча­ю­щих сло­жив­шим­ся усло­ви­ям жизни по­пу­ля­ции.

Да­вай­те рас­смот­рим еще один опыт, по­ка­зы­ва­ю­щий связь фе­но­ти­пов и ге­но­ти­пов в при­род­ных усло­ви­ях. Мушки дро­зо­фи­лы в при­ро­де на­хо­дят корм либо на вер­ши­нах де­ре­вьев, либо на по­верх­но­сти почвы. Можно ли при по­мо­щи ис­кус­ствен­но­го от­бо­ра вы­ве­сти на­се­ко­мых, ко­то­рые пред­по­чи­та­ли бы ле­теть вверх или толь­ко вниз?

Пло­до­вых мушек по­ме­ща­ли в ла­би­ринт, со­сто­я­щий из несколь­ких камер, в каж­дой из ко­то­рых было устро­е­но по два вы­хо­да – вверх и вниз. В каж­дой из камер жи­вот­но­му сле­до­ва­ло «ре­шить», в каком на­прав­ле­нии дви­гать­ся.

 Мушки, по­сто­ян­но дви­гав­ши­е­ся вверх, ока­зы­ва­лись, в конце кон­цов, в верх­нем вы­хо­де ла­би­рин­та. Их тща­тель­но от­би­ра­ли для по­сле­ду­ю­ще­го со­дер­жа­ния.

Мушки, дви­гав­ши­е­ся вниз, ока­зы­ва­лись в ниж­нем вы­хо­де из ла­би­рин­та, их также от­би­ра­ли.

На­се­ко­мых, остав­ших­ся внут­ри камер ла­би­рин­та, то есть таких, у ко­то­рых не было стро­го опре­де­лен­но­го на­прав­ле­ния дви­же­ния, со­би­ра­ли и уда­ля­ли из опыта (см. Рис. 1).

Рис. 1

Верх­них и ниж­них мушек со­дер­жа­ли и раз­во­ди­ли от­дель­но друг от друга.

По­сколь­ку такие по­ве­ден­че­ские пред­по­чте­ния были обу­слов­ле­ны ге­не­ти­че­ски, то по­сте­пен­но уда­лось со­здать куль­ту­ру пло­до­вых мушек, все пред­ста­ви­те­ли ко­то­рой ле­те­ли толь­ко вверх либо толь­ко вниз.

За­меть­те, что ре­зуль­тат экс­пе­ри­мен­та не был свя­зан с по­яв­ле­ни­ем ка­ких-то новых генов либо новых ал­ле­лей.

Все ре­зуль­та­ты объ­яс­ня­ют­ся лишь от­бо­ром неко­то­рых ал­ле­лей из уже при­сут­ству­ю­щих в пер­во­на­чаль­ной экс­пе­ри­мен­таль­ной по­пу­ля­ции.

Что же слу­чит­ся, если снять дав­ле­ние есте­ствен­но­го или, в дан­ном слу­чае, ис­кус­ствен­но­го от­бо­ра? Для того чтобы по­лу­чить ответ на этот во­прос, экс­пе­ри­мен­та­то­ры сме­ша­ли куль­ту­ры верх­них и ниж­них мушек. В по­лу­чив­шей­ся куль­ту­ре ис­ход­ный ба­ланс ал­ле­лей вос­ста­но­вил­ся уже через по­ко­ле­ние: часть мушек ле­те­ла вверх, часть вниз, а еще часть не де­мон­стри­ро­ва­ла ни­ка­ких пред­по­чте­ний.

Есте­ствен­ный отбор воз­дей­ству­ет на ге­но­фонд по­пу­ля­ции, уби­рая из нее тех осо­бей, при­зна­ки и свой­ства ко­то­рых не дают ни­ка­ких пре­иму­ществ в борь­бе за су­ще­ство­ва­ние.

В итоге под дей­стви­ем от­бо­ра ге­но­ти­пы наи­бо­лее при­спо­соб­лен­ных осо­бей ока­зы­ва­ют все боль­шее и боль­шее воз­дей­ствие на ге­но­фонд по­пу­ля­ции. В ходе есте­ствен­но­го от­бо­ра воз­ни­ка­ют самые раз­но­об­раз­ные био­ло­ги­че­ские адап­та­ции ор­га­низ­мов к усло­ви­ям внеш­ней среды.

На­при­мер, вод­ные жи­вот­ные, как пра­ви­ло, хо­ро­шо пла­ва­ют, на­зем­ные непло­хо бе­га­ют, а дре­вес­ные непло­хо ла­за­ют по де­ре­вьям.

При­ме­ра­ми адап­та­ции яв­ля­ют­ся и мас­ки­ру­ю­щая окрас­ка, и ми­мик­рия, и слож­ные, на­след­ствен­но обу­слов­лен­ные по­ве­ден­че­ские ре­ак­ции.

Сле­ду­ет пом­нить, что вся­кая адап­та­ция от­но­си­тель­на. Вид, за­ме­ча­тель­но при­спо­соб­лен­ный к опре­де­лен­ным усло­ви­ям, может ока­зать­ся на грани вы­ми­ра­ния, если эти усло­вия резко из­ме­ни­лись, в среде по­явил­ся новый хищ­ник или кон­ку­рент. В при­ро­де ба­боч­ки бе­ре­зо­вые пя­де­ни­цы мас­ки­ру­ют­ся под по­кры­тую ли­шай­ни­ка­ми дре­вес­ную кору.

Окрас­ка их в неко­то­рой мере из­мен­чи­ва: все­гда есть более свет­лые и более тем­ные особи. В при­род­ной по­пу­ля­ции все­гда встре­ча­ет­ся немно­го ба­бо­чек-ме­ла­ни­стов с чер­ной окрас­кой. Ба­боч­ки при­род­ной окрас­ки ока­за­лись неустой­чи­вы­ми в го­род­ских усло­ви­ях, где ли­шай­ни­ков почти нет, а кора де­ре­вьев тем­ная.

В этом слу­чае доля ме­ла­ни­стов силь­но воз­рас­та­ет.

Да­вай­те рас­смот­рим формы есте­ствен­но­го от­бо­ра. Рас­смат­ри­вать их будет удоб­ней на ка­ком-ни­будь оче­вид­ном при­ме­ре. Возь­мем в ка­че­стве при­зна­ка длину тела некое­го ор­га­низ­ма.

Рис. 2

Ста­би­ли­зи­ру­ю­щий отбор (см. Рис. 2) на­прав­лен на со­хра­не­ние сред­них, самых мас­со­вых в по­пу­ля­ции фе­но­ти­пов. В нашем слу­чае вы­жи­вать будут особи сред­них раз­ме­ров. Кар­ли­ко­вые и ги­гант­ские особи будут уни­что­жать­ся от­бо­ром. 

Дви­жу­щий отбор (см. Рис. 3, 4) спо­соб­ству­ет вы­жи­ва­нию осо­бей с край­ни­ми со­сто­я­ни­я­ми опре­де­лен­но­го при­зна­ка. Дей­ствие от­бо­ра невоз­мож­но за­ме­тить сразу – он дей­ству­ет толь­ко в длин­ном ряду по­ко­ле­ний.

 Диз­руп­тив­ный (или раз­ры­ва­ю­щий) отбор на­прав­лен на вы­ми­ра­ние осо­бей со сред­ним зна­че­ни­ем ка­ко­го-то при­зна­ка и вы­жи­ва­ние осо­бей с край­ни­ми зна­че­ни­я­ми. В нашем при­ме­ре особи сред­них раз­ме­ров будут ис­че­зать, тогда как вы­жи­вать будут самые мел­кие и самые круп­ные особи.

Дей­ствие диз­руп­тив­но­го от­бо­ра может по­сте­пен­но при­ве­сти к воз­ник­но­ве­нию по­пу­ля­ции групп ор­га­низ­мов, резко раз­ли­ча­ю­щих­ся друг от друга по опре­де­лен­но­му при­зна­ку.

Рис. 3

Рис. 4

На­ли­чие в по­пу­ля­ции осо­бей с несколь­ки­ми явно от­лич­ны­ми друг от друга со­сто­я­ни­я­ми од­но­го и того же при­зна­ка по­лу­чи­ло на­зва­ние по­ли­мор­физм. По­ли­мор­физм ха­рак­те­рен для мно­гих видов жи­вот­ных и рас­те­ний.

На­при­мер, у нерки – ло­со­се­вой рыбы Даль­не­го Во­сто­ка, про­во­дя­щей жизнь в море, а раз­мно­жа­ю­щей­ся в неболь­ших прес­ных озе­рах, име­ет­ся так на­зы­ва­е­мая «жилая» форма, пред­став­лен­ная мел­ки­ми кар­ли­ко­вы­ми сам­ца­ми, ни­ко­гда не по­ки­да­ю­щи­ми озер. Среди неко­то­рых видов птиц и ба­бо­чек рас­про­стра­не­ны цве­то­вые морфы (см. Рис. 5, 6). У двух­то­чеч­ной бо­жьей ко­ров­ки су­ще­ству­ет ди­мор­физм окрас­ки: бы­ва­ют божьи ко­ров­ки крас­ные с двумя чер­ны­ми точ­ка­ми и чер­ные божьи ко­ров­ки с двумя крас­ны­ми точ­ка­ми. 

Рис. 5

Рис. 6

Мы с вами рас­смат­ри­ва­ли дей­ствия есте­ствен­но­го от­бо­ра лишь для од­но­го ка­ко­го-то при­зна­ка. В при­ро­де же есте­ствен­ный отбор про­ис­те­ка­ет по сот­ням, а то и по ты­ся­чам при­зна­ков сразу.

Есте­ствен­ный отбор от­би­ра­ет из ге­но­фон­да по­пу­ля­ции ге­но­ти­пы, вы­год­ные в дан­ных усло­ви­ях, как скуль­птор от­се­ка­ет от глыбы камня лиш­ние де­та­ли, по­лу­чая в итоге ста­тую. Ре­зуль­та­том же дли­тель­но­го дей­ствия есте­ствен­но­го от­бо­ра яв­ля­ет­ся по­яв­ле­ние новых рас, под­ви­дов, а затем и видов ор­га­низ­мов.

Со вре­ме­нем даже по­яв­ля­ют­ся прин­ци­пи­аль­но новые формы жизни. В этом и со­сто­ит твор­че­ская роль есте­ствен­но­го от­бо­ра.

Источник: http://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=1557

Ссылка на основную публикацию