Естественный отбор, Биология

В зависимости от направленности, эффективности и особенностей условий обитания организмов формы естественного отбора могут быть разными.

Формы естественного отбора:

1. Движущий отбор – форма естественного отбора, где особи с признаками, которые соответствуют изменяющейся среде, получают преимущества, а остальные уничтожаются.

  • Например, особи слонов, которые обладают различной длинной шерсти.
  • Среди них есть особи с очень короткой, со средней длиной и очень длинной шерстью.
  • Предположим, условия жизни изменились в сторону похолодания климата.
  • Что произойдет с нашими слонами?
  • Думаю, вы догадались, что особи с короткой шерстью, будут постепенно вымирать, количество особей со средней длиной шерсти уменьшится, а количество особей с длинной шерстью наоборот, будет увеличиваться. 
  • Процесс движущего отбора на примере длины шерсти у слонов можно увидеть на следующих графиках:

Естественный отбор, Биология

  1. На первом графике указано нормальное распределение признака у слонов, где больше всего особей со средней длинной шерсти.
  2. На рисунке №2 видно, что при изменении условий, а конкретно понижении температуры, особи с короткой шерстью вымирают, количество особей с длинной шерстью увеличивается, и постепенно появляются особи с еще более длинной и густой шерстью.
  3. Таким образом, прослеживается направленный характер естественного отбора.
  4. В результате в популяции, от поколения к поколению, происходит сдвиг средней величины признака в определенном направлении.
  5. Общий график движущего отбора выглядит так:

Естественный отбор, Биология

Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или при приспособлении к новым условиям при расширении ареала.

Он сохраняет наследственные изменения в определенном направлении, перемещая соответственно и норму реакции признака.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

  • Норма реакции — это пределы изменчивости признака, которые обусловлены данным генотипом.
  • Признаки с широкой нормой реакции (пластичные признаки) изменяются в большом диапазоне К таким примерам можно отнести: урожайность пшеницы, удойность молока, масса тела человека – эти показатели можно как уменьшать, так и увеличивать.
  • Например, вес самого тяжелого человека в мире составил 635кг, то есть вес тела человека — это количественный признак, который изменяется в широких пределах в зависимости от условий (например, от рациона питания), значит у этого признака широкая норма реакции.
  • Признаки с узкой нормой реакции изменяются в небольшом диапазоне.

К таким признакам можно отнести: цвет глаз, расовая принадлежность, группа крови, а также такие стабильные количественные признаки, как количество и строение глаз, ушей и т.п.

Количество пальцев на руках у человека — это количественный признак, который практически не зависит от условий среды и у этого признака узкая норма реакции

Ярким примером движущего отбора является «индустриальный меланизм бабочки берёзовой пяденицы»: резкое повышение доли бабочек, имеющих темную окраску, в тех популяциях, которые обитают в загрязненных промышленных районах.

Естественный отбор, Биология

  1. Во время промышленной революции в Англии из-за загрязнения атмосферы стволы берез значительно потемнели и погибли светлые лишайники.
  2. Поэтому бабочки исходной светлой формы стали очень видны для хищников на фоне потемневших стволов берез, и птицы активно поедали их.
  3. Постепенно в ряде районов доля темноокрашенных бабочек достигла 99%, но это продолжалось не долго, так как в 1960 годы начали активно бороться с загрязнением окружающей среды, что дало свои плоды.
  4. Вновь стали появляться светлые лишайники на коре берез и на белом фоне стали более заметны темные бабочки, которые постепенно вновь были вытеснены бабочками со светлой окраской.
  5. Сейчас частота встречаемости темных бабочке составляет примерно 5%.
  6. Следует отметить, что в природе обычно движущий отбор идет медленно: у позвоночных- около полумиллиона лет.
  7. Еще примеры движущего отбора:
  • редукция глаз у крота
  • редукция пищеварительной системы у паразитических ленточных червей
  • превращение передних конечностей в роющие у разных групп животных при освоении почвы как среды обитания
  • формирование у бактерий устойчивости к антибиотикам
  • изменение строения конечностей у предков лошади в связи с освоением открытых пространств

Естественный отбор, Биология

2. Стабилизирующий отбор- форма естественного отбора, при котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака — это определение дал И.И.Шмальгаузен.

  • Происходит при постоянных условиях окружающей среды.
  • Стабилизирующий отбор как бы защищает и охраняет среднее проявление признака от существенных изменений.
  • Стабилизирующий и движущий отбор тесно связаны между собой – они периодически сменяют друг друга в жизненном цикле популяций живых существ.
  • Примеры стабилизирующего отбора:
  • сохранение особей со средней плодовитостью. Чем больше птенцов или детенышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. Малое количество птенцов ведет к уменьшению количества потомков с родительскими признаками. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью.
  • гибель во время сильной бури птиц, имеющих слишком короткие и слишком длинные крылья
  • сохранение у растений, опыляющихся насекомыми, определённого строения цветка, соответствующего размерам насекомых
  • выживание детенышей со средним весом. У млекопитающих новорожденные с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорожденные со средним весом; 
  • сохранение реликтовых видов: латимерии, галапагосских черепах, гаттерии и др.

Естественный отбор, Биология

Уникальная фауна в озере Байкал также сформировалась благодаря стабилизирующему отбору.

Байкал уже около 20 млн. лет не имеет соединения с другими водоемами, поэтому организмы из других водоемов не могут попасть в это озеро.

В результате в нем сохранились виды, которые во всех остальных водоемах уже вымерли. У этих видов происходило изменение генофонда благодаря мутациям и действию естественного отбора, что привело к появлению новых эндемичных видов, то есть видов, которые могут обитать только в условиях озера Байкал.

График этой формы отбора на примере признака длины шерсти выглядит следующим образом:

Естественный отбор, Биология

Крайние признаки при постоянных условиях среды стабилизирующим отбором отсекаются, погибают особи с короткой шерстью, например, не выдержав температурный режим, также погибают особи с длинной шерстью, например, из-за того, что в такой шерсти заводится слишком много паразитов, для которых температурный режим окружающей среды благоприятен для активного размножения.

Получается, что особи со средней длиной шерсти в таких условиях оказываются наиболее приспособлены.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

  1. Самцы павлинов имеют длинный ярко окрашенный хвост.
  2. Птицы, обладающие слишком коротким и тусклым хвостовым оперением или очень длинным и ярким, уничтожаются стабилизирующим естественным отбором
  3. Павлины, обладающие слишком длинным и ярким хвостом- легкая добыча для хищников и уничтожаются естественным отбором (поскольку они слишком заметны для хищников из-за яркой окраски и им тяжело летать из-за длинного хвоста).

А вот птицы, обладающие слишком коротким и тусклым хвостовым оперением, уничтожаются естественным отбором, поскольку не оставляют потомства, т. к. самки не отдают им предпочтения во время брачных игр.

Поэтому постепенно сформировались виды со средним значением признака

3. Дизруптивный (разрывающий) отбор- естественный отбор, при котором сохраняются крайние варианты признака и убираются его средние значения.

  • Снова расмотрим признак длины шерсти.
  • До наступления ледникового периода у слонов была определенная шерстистость, но с наступлением похолодания особи, у которых шерсть была кроткой, просто мигрировали южнее, где климат оставался по-прежнему теплый.
  • А у животных, которые оказались в плену холодной части ареала, напротив, преимущество было на стороне тех, которые имели наиболее длинную шерсть.
  • В итоге особи со средней длиной шерсти оказались в менее выгодном положении, чем все остальные.
  • График этой формы отбора:

Естественный отбор, Биология

  1. То есть при действии дизруптивного отбора внутри популяции возникает несколько отчетливо различающихся фенотипических форм- такое понятие называется полиморфизм.
  2. Так как скрещивание между такими популяциями из-за изоляции будет невозможно, то это приводит к постепенному расхождению признаков этих популяций и образованию новых видов.
  3. Иногда дизруптивный отбор рассматривают как частный случай движущего отбора, поскольку обе эти формы приводят к изменению фенотипического облика популяций (в противоположность стабилизирующему отбору).
  4. Примеры:
  • мальки окуней питаются мальками других видов рыб. При отсутствии корма, необходимого для подрастающей молоди, в популяции окуней могут сохраниться только «карлики» (особи с резко замедленным ростом, которые длительное время могут питаться планктонными ракообразными) и «гиганты» (особи, способные уже к концу первого года жизни питаться мальками окуней своего же поколения). При такой ситуации в водоеме в течение ряда лет в результате дизруптивного отбора возможно формирование двух рас окуней- «гигантов» и «карликов».
  • формирование на сенокосных лугах двух рас погремка- раннецветущей и позднецветущей.
  • возникновение разных подвидов и видов синиц в связи с пищевой специализацией.
  • до сенокоса преобладают одуванчики с высоким цветоносом, а после сенокоса- формы с низким цветоносом.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

У погремка большого в настоящее время есть две формы, которые по морфологическим признакам пока не отличаются, но переопыление между ними уже невозможно, так как одна форма цветет весной, другая- в конце лета.

Причиной возникновения этих форм явилось воздействие ежегодного скашивания трав в середине лета и действие разрывающего отбора.

Цветущие летом особи не давали потомства и постепенно вымерли. Таким образом, сформировалась сезонная изоляция, которая разделила популяцию на два будущих вида.

4. Половой отбор– форма естественного отбора, основанная на успешности в размножении.

Самец, который живет недолго, но популярен среди самок и поэтому производит много потомков, имеет гораздо более высокую совокупную приспособленность, чем тот, что живет долго, но оставляет мало потомков.

То есть оценивается не выживаемость самца, а его активное участие в размножении. Значение полового отбора заключается в активизации процесса размножения вида. Встречаются две формы полового отбора:

  • самка пассивна, а самцы борются за право продолжать род, причем побеждает более сильный (самец, в ряду поколений приобретает большую физическую силу, более мощное развитие копыт, рогов, клыков и другие признаки, которые пригодятся в борьбе за самку).
  • самка активна, именно самка выбирает более привлекательного самца для продолжения рода. Это приводит к конкуренции между самцами за более красивый и яркий наряд (большинство птиц и бабочек), хоть это может вылиться в их гибель, так как при яркой окраске они становятся легкой добычей для хищников.
Читайте также:  Моя лаборатория Заболевание органов дыхания, их профилактика

Или сильная разветвлённость рогов у оленей, ослабляющая их значение как органов защиты или нападения, длинный тяжёлый хвост у самцов некоторых птиц, но именно эти признаки благоприятствуют выбору самки и успешность этих самцов к размножению возрастает.

Половой отбор является прогрессивной формой отбора, поскольку не требует гибели «побежденных»: «побеждённые», как правило, выживают и могут жить дольше, чем победители, а в последующий сезон спаривания даже могут оказаться «победителями».

Урок 5. формы естественного отбора в популяции – Биология – 11 класс – Российская электронная школа

  • Биология, 11 класс
  • Урок 5. «Формы естественного отбора в популяции»
  • 1. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;
  • Урок рассматривает формы естественного отбора и условия, в которых они действуют, показывает направленность естественного отбора и эволюции в целом; раскрывает взаимосвязь факторов эволюции
  • 2. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Естественный отбор. Формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный, половой. Половой диморфизм, индустриальный меланизм.

Есте́ственный отбо́р — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью 

(наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. 

Движущий отбор – форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества.

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. 

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при которой 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.

Половой отбор — это естественный отбор, направленный на успех в размножении. 

Полово́й диморфи́зм — анатомические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида. Половой диморфизм может проявляться в различных физических признаках.

Индустриальный меланизм – это изменение преобладающего в популяции типа окраски под воздействием промышленного загрязнения окружающей среды человеком.

3.   Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К. Беляева и профессора Г.М. Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В. Саблина.- М.: Просвещение, 2018г., с 247-256

Дополнительные источники:

1. А.Ю. Ионцева. «Весь школьный курс в схемах и таблицах» – М.: Эксмо, 2014.: С. 304- 309

2. Е.Н. Демьянков, А.Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11» – М.: ВАКО. С 140-151 учебное пособие для общеобразовательных организации

3. А.А. Кириленко, С.И. Колесников., «Биология тематические тесты. (подготовка к ЕГЭ)» Учебно- методическое пособие.- Ростов н/Д: Легион, 2009г. С 103-107.

5. Г.И.Лернер «БИОЛОГИЯ : Полный справочник для подготовки к ЕГЭ »: АСТ, Астрель; Москва; 2010г (раздел VII)

  1. 4. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
  2. Интернет-ресурсы:
  3. 5. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Одним из основных механизмов эволюции наряду с мутациями, миграционными процессами и генными преобразованиями является естественный отбор.

Виды естественного отбора подразумевают такие изменения в генотипе, которые повышают шансы организма на выживание и продолжение рода.

Эволюция часто рассматривается как следствие этого процесса, который может возникнуть в результате различий в видовой выживаемости, рождаемости, темпах развития, успешности спаривания или в любом другом аспекте жизни.

естественный отбор виды естественного отбора Природное равновесие Частоты генов остаются постоянными из поколения в поколение при условии, что отсутствуют возмущающие факторы, которые нарушают естественное равновесие. Сюда относятся мутации, миграции (или поток генов), случайный дрейф генов и естественный отбор.

Мутация – это спонтанное изменение частоты генов в популяции, для которой характерен низкий темп развития. При этом индивид переходит из одной популяции в другую и затем видоизменяется. Случайный дрейф генов – это изменение, которое передается от одного поколения другому совершенно случайным образом.

Все эти факторы изменяют частоты генов без учета увеличения или уменьшения вероятности выживания организма и воспроизведения в своей естественной среде. Все они являются случайными процессами.

А естественный отбор, виды естественного отбора являются умеренными дезорганизующими последствиями этих процессов, поскольку они умножают частоту полезных мутаций на протяжении многих поколений и устраняют вредные составляющие.

3 вида естественного отбора. Что такое естественный отбор?

Естественный отбор способствует сохранению тех групп организмов, которые лучше приспособлены к физическим и биологическим условиям среды их обитания.

Он может действовать на любые наследуемые фенотипические черты и при помощи селективного давления может влиять на любой аспект окружающей среды, в том числе половой отбор и конкуренцию с членами одного и того же или других видов.

Однако, это не означает, что этот процесс всегда является направленным и результативным в адаптивной эволюции. Естественный отбор, часто приводят к устранению менее приспособленных вариантов. Вариации существуют внутри всей популяции организмов.

Это происходит отчасти потому, что возникают случайные мутации в геноме одного организма, и его потомство может унаследовать такие мутации. На протяжении жизни геномы взаимодействуют с окружающей средой. Следовательно, популяция эволюционирует.

Естественный отбор является одним из краеугольных камней современной биологии. Он действует на фенотип, генетическая основа которого дает репродуктивное преимущество для большей распространенности в популяции. Со временем этот процесс может привести к появлению новых видов.

Другими словами, этот важный (хотя и не единственный) эволюционный процесс в пределах популяции. Само понятие было сформулировано и опубликовано в 1858 году Чарльзом Дарвином и Альфредо Расселом Уоллесом в совместном представлении документов касательно происхождения видов.

Естественный отбор. Термин был описан как аналог искусственного отбора, то есть это процесс, с помощью которого животные и растения с определенными признаками считаются желательными для разведения и размножения. Понятие “естественный отбор” первоначально разрабатывалось при отсутствии теории наследственности.

На момент написания Дарвином его трудов науке еще предстояло разработать современные теории генетики. Объединение традиционной дарвиновской эволюции с последующими открытиями в области классической и молекулярной генетики называют современным эволюционным синтезом.

3 вида естественного отбора остаются основным объяснением для адаптивной эволюции.

Как работает естественный отбор?

Естественный отбор – это механизм, посредством которого животный организм адаптируется и эволюционирует. По своей сути, отдельные организмы, которые оказываются лучше всего приспособленными к среде, выживают и наиболее успешно размножаются, производя на свет плодовитое потомство.

После многочисленных циклов размножения такие виды являются доминирующими. Таким образом природа отфильтровывает плохо приспособленных особей во благо всей популяции. Это относительно простой механизм, который заставляет представителей определенной популяции меняться с течением времени.

Фактически, его можно разбить на пять основных этапов: изменчивость, наследование, отбор, время и адаптация.

Дарвин о естественном отборе. Организмы в пределах популяции проявляют индивидуальные различия во внешности и поведении. Эти изменения могут включать размер тела, цвет волос, пятна на мордочке, свойства голоса или количество производимого потомства.

С другой стороны, некоторые черты характера не связаны с различиями между индивидуумами, например, количество глаз у позвоночных животных. Наследство. Некоторые черты последовательно передаются от родителей к потомству. Такие черты переходят по наследству, в то время как на другие сильно влияют условия окружающей среды, и они наследуются слабо.

Высокие темпы роста популяции. Основная масса животных ежегодно производит потомство в гораздо большем количестве, чем необходимо для равного распределения ресурсов между ними. Это приводит к межвидовой конкуренции и преждевременной смертности. Дифференциальное выживание и размножение.

Все виды естественного отбора в популяциях оставляют после себя тех животных, которые умеют бороться за локальные ресурсы. Дарвиновская теория эволюции кардинально изменила направление будущей научной мысли.

В ее центре находится естественный отбор, процесс, который происходит на протяжении последовательных поколений и определяется как дифференциальное воспроизведение генотипов. Любое изменение в окружающей среде (например, изменение цвета ствола дерева) может привести к адаптации на местном уровне.

  • Существуют следующие виды естественного отбора.
  • Стабилизирующий – вес при рождении человеческих младенцев, количество выведенных яиц у птиц и земноводных.
  • Направленный – эволюционные изменения зубов, длины ног у лошадей, яркий цвет растений для привлечения опылителей, большой и маленький клюв у птиц в зависимости от размера пищи.
  • Диверсификационный (подрывной) – окраска шерсти животных в зависимости от среды обитания и сезона, изменение размеров тела с течением времени.
Читайте также:  Биология - биология

Стабилизирующий отбор – зачастую частота мутаций в ДНК у одних видов статистически выше, чем в других. Этот тип естественного отбора способствует устранению любых крайностей в фенотипах наиболее приспособленных к окружающей среде особей в популяции. За счет этого уменьшается разнообразие внутри одного вида.

Однако это не значит, что все особи получаются абсолютно одинаковые. Стабилизирующий естественный отбор и его виды кратко можно охарактеризовать как усреднение или стабилизацию, при которой популяция становится более однородной. В первую очередь влиянию подвергаются полигенные черты.

Это означает, что фенотип контролируется несколькими генами, и существует широкий спектр возможных исходов. С течением времени некоторые из генов выключаются или маскируются другими, в зависимости от благоприятной адаптации. Многие особенности человека являются результатом такого отбора.

Вес человека при рождении – это не только полигенный признак, он также контролируется факторами окружающей среды. Новорожденные со средним весом при рождении имеют больше шансов выжить, чем со слишком маленьким или чрезмерно большим.

Это явление обычно наблюдается в условиях, которые изменились с течением времени, например, погода, климат или количество продовольствия могут привести к направленной селекции. Участие человека также может ускорить этот процесс. Охотники чаще всего убивают больших особей из-за мяса или других крупных декоративных или полезных частей.

Следовательно, популяция будет иметь тенденцию к перекосу в сторону более мелких особей. Чем больше хищники убивают и поедают медленных особей в популяции, тем больше будет осуществляться перекос в сторону более удачливых и быстрых представителей популяции. Виды естественного отбора можно более ярко продемонстрировать с помощью примеров из живой природы.

Чарльз Дарвин изучал направленный отбор, когда он был на Галапагосских островах. Длина клюва местных вьюрков менялась с течением времени из-за имеющихся источников питания. При отсутствии насекомых выживали зяблики с большими и длинными клювами, которые им помогали поедать семена. С течением времени насекомых стало больше, и с помощью направленного отбора птичьи клювы постепенно приобретали меньшие размеры.

Особенности диверсификационного (подрывного) отбора. Подрывной отбор – это вид естественного отбора, который выступает против усреднения видовых характеристик в популяции. Этот процесс является самым редким, если описывать виды естественного отбора кратко.

Дивесификационная селекция может привести к видообразованию двух или более различных форм в местах резких изменений окружающей среды.

Как и направленный отбор, этот процесс также может быть замедлен из-за разрушительного влияния человеческого фактора и загрязнения окружающей среды.

Одним из наиболее изученных примеров подрывного отбора является случай с бабочками в Лондоне. В сельских районах почти все особи имели светлую окраску. Однако эти же бабочки были очень темного цвета в промышленных районах. Встречались также экземпляры со средней интенсивностью цвета.

Это связано с тем, что темные бабочки научились выживать и спасаться от хищников в промышленных районах в городских условиях. Светлых мотыльков в промышленных районах легко обнаруживали и поедали хищники. Обратная картина наблюдалась в сельской местности. Бабочки средней цветовой интенсивности были легко видны в обоих местах, и поэтому их осталось очень мало.

Таким образом, смыслом подрывного отбора является движение фенотипа к крайности, которая нужна для выживания вида.

Основная идея теории эволюции заключается в том, что все видовое многообразие постепенно развивалось от простых форм жизни, которые появились более трех миллиардов лет назад (для сравнения, возраст Земли составляет примерно 4,5 миллиарда лет).

Виды естественного отбора с примерами от первых бактерий до первых современных людей сыграли в этом эволюционном развитии значительную роль. Организмы, которые были плохо приспособлены к своей среде, имеют меньше шансов выжить и оставить потомство. Это означает, что их гены имеют меньшую вероятность быть переданным следующему поколению.

Путь к генетическому разнообразию не должен быть потерян, как и способность на клеточном уровне реагировать на изменяющиеся условия окружающей среды.

6. Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Задание 1.

Примером действия какого отбора является индустриальный меланизм берёзовой пяденицы?
  1. Тип вариантов ответов: Текстовые, Графические, Комбинированные.
  2. Варианты ответа:
  3. 1) стабилизирующего
  4. 2) дизруптивного
  5. 3) полового
  6. 4) движущего
  7. Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):
  8. 4) движущего
  9. Подсказка: берёзовая пяденица изменила окраску крыльев со светлой на тёмную

Задание 2.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

  1. Дизруптивный отбор
  2. Стабилизирующий отбор
  3. Движущий отбор

Естественный отбор, Биология

  • Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):
  • Правильный вариант:
  • А – 4;
  • В – 1, 2
  • С – 3
  • Подсказка: Посмотрите материал лекции

Естественный отбор

Учение о естественном отборе создано Ч. Дарвином и А. Уоллесом, рассматривавшими его как главную творческую силу, направляющую эволюционный процесс и определяющую его конкретные формы.

Естественным отбором называется процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство преимущественно особи с полезными для данных условий наследственными признаками.

Естественный отбор, Биология

Оценивая естественный отбор с позиций генетики, можно сделать заключение, что он проводит, по сути дела, отбор положительных мутаций и генетических комбинаций, возникающих при половом размножении, улучшающих выживание в популяциях, и выбраковывает все отрицательные мутации и комбинации, ухудшающие выживание организмов.

Последние просто погибают.

Естественный отбор может действовать и на уровне воспроизводства организмов, когда ослабленные особи либо не дают полноценного потомства, либо вообще не оставляют потомства (например, самцы, проигравшие брачные поединки с более сильными соперниками; растения в условиях дефицита света или элементов питания и т. п.).

При этом отбираются или выбраковываются не просто какие-то конкретные положительные или отрицательные качества организмов, а целиком генотипы, несущие эти признаки (включая и многие другие признаки, влияющие на дальнейшие ход и скорость эволюционных процессов).

Формы естественного отбора

В настоящее время выделяют три основные формы естественного отбора, которые приводятся в школьных учебниках по общей биологии.

Стабилизирующий естественный отбор

Эта форма естественного отбора характерна для стабильных условий существования, не меняющихся продолжительное время. Поэтому в популяциях происходит накопление адаптаций и отбор генотипов (и образуемых ими фенотипов), целесообразных именно для существующих условий.

Когда популяции достигают определенного набора приспособлений, оптимальных и достаточных для выживания в данных условиях, начинает действовать стабилизирующий отбор, отсекающий крайние варианты изменчивости и благоприятствующий сохранению некоторых средних консервативных признаков.

Все мутации и половые рекомбинации, приводящие к отклонению от этой нормы, устраняются при стабилизирующем отборе.

Например, длина конечностей у зайцев должна обеспечить им достаточно быстрое и устойчивое передвижение, позволяющее уйти от преследующего хищника. Если конечности будут слишком короткими, зайцы не смогут убежать от хищников и станут их легкой добычей, не успев дать потомство.

Так из популяций зайцев удаляются носители генов коротколапости. Если конечности окажутся слишком длинными, то бег зайцев станет неустойчивым, они будут опрокидываться, и хищники легко смогут их догнать. Это приведет к изъятию из популяций зайцев носителей генов длиннолапости.

Выжить и дать потомство смогут лишь особи, имеющие оптимальную длину конечностей и оптимальное их соотношение с размерами туловища. Это и есть проявление стабилизирующего отбора. Под его давлением устраняются генотипы, отличающиеся от какой-то средней и целесообразной в данных условиях нормы.

Так же происходит формирование покровительственной (маскирующей) окраски у многих видов животных.

То же касается формы и размеров цветков, которые должны обеспечить устойчивое опыление их насекомыми. Если цветки будут иметь слишком узкий венчик или короткие тычинки и пестики, то насекомые не смогут достать до них своими лапками и хоботками и цветки окажутся неопыленными и не дадут семян. Таким образом, происходит формирование оптимальных размеров и форм цветков и соцветий.

При очень длительных периодах действия стабилизирующего отбора могут возникать некоторые виды организмов, фенотипы которых остаются практически неизменными в течение многих миллионов лет, хотя их генотипы, конечно, претерпели за это время изменения. В качестве примеров можно назвать кистеперую рыбу латимерию, акул, скорпионов и некоторых других организмов.

Движущий отбор

Эта форма отбора типична для меняющихся условий среды, когда возникает направленный отбор в сторону изменяющегося фактора. Так происходит накопление мутаций и изменение фенотипа, связанных с данным фактором и приводящих к отклонению от средней нормы.

Примером может служить индустриальный меланиногенез, проявившийся у бабочек березовой пяденицы и некоторых других видов чешуекрылых, когда под влиянием промышленной копоти произошло потемнение стволов берез и белые по окраске бабочки (результат действия стабилизирующего отбора) стали заметны на этом фоне, что обусловило их быстрое выедание птицами.

Выигрыш получили темные мутанты, которые успешно размножались в новых условиях и стали доминирующей формой в составе популяций березовой пяденицы.

Сдвигом средней величины признака в сторону действующего фактора можно объяснить появление теплолюбивых и холодо-любивых, влаголюбивых и засухоустойчивых, солелюбивых видов и форм у разных представителей живого мира.

Следствием действия движущего отбора стали многочисленные случаи приспособлений грибов, бактерий и других возбудителей болезней человека, животных и растений к лекарственным препаратам и различным ядохимикатам. Так возникли устойчивые к этим веществам формы.

Действием движущего отбора можно объяснить постепенную редукцию глаз у кротов и пещерных обитателей, утрату крыльев у некоторых птиц, редукцию пищеварительной системы у ряда паразитических червей и т. п.

При движущем отборе обычно не происходит дивергенции (разветвления) признаков и одни признаки и несущие их генотипы плавно заменяются другими, не образуя переходных или уклоняющихся форм.

Дизруптивный, или разрывающий отбор

При этой форме отбора преимущества получают крайние варианты приспособлений, а промежуточные признаки, сложившиеся в условиях стабилизирующего отбора, становятся нецелесообразными в новых условиях, и их носители вымирают.

Под влиянием дизруптивного отбора формируются две или более формы изменчивости, нередко приводящие к полиморфизму — существованию двух или более фенотипических форм. Этому могут способствовать различные условия обитания внутри ареала, приводящие к появлению нескольких локальных популяций внутри вида (так называемых экотипов).

Например, постоянные покосы растений привели к появлению у растения большого погремка двух популяций, активно размножающихся в июне и августе, так как регулярные покосы стали причиной истребления средней июльской популяции.

При длительном действии дизруптивного отбора может произойти образование двух и более видов, заселяющих одну территорию, но проявляющих активность в разные сроки. Например, часто повторяющиеся в середине лета засухи, неблагоприятные для грибов, привели к появлению весенних и осенних видов и форм.

Борьба за существование

Борьба за существование является основным действующим механизмом естественного отбора.

Ч. Дарвин обратил внимание на то, что в природе постоянно существуют две противоположные тенденции развития:

  1. стремление к неограниченному размножению и расселению и
  2. перенаселенность, большая скученность, влияние других популяций и условий жизни, неизбежно приводящие к возникновению борьбы за существование и ограничению развития видов и их популяций.

То есть вид стремится занять все возможные для его существования местообитания. Но реальность часто оказывается суровой, в результате чего численность видов и их ареалы оказываются существенно ограничены.

Именно борьба за существование на фоне высокого мутагенеза и комбинативной изменчивости при половом размножении приводит к перераспределению признаков, и ее прямым следствием является естественный отбор.

Выделяют три основные формы борьбы за существование.

Межвидовая борьба

Эта форма, как следует из названия, осуществляется на межвидовом уровне. Ее механизмами являются сложные биотические связи, возникающие между видами:

  • аменсализм — причинение одной популяцией ущерба другой популяции (например, выделение антибиотиков, вытаптывание крупными животными травы и гнезд мелких животных без всякого выигрыша для себя);
  •  конкуренция — борьба за общие источники питания и ресурсы (за пищу, воду, освещенность, кислород и т. п.;
  •  хищничество — питание за счет других видов, но циклы развития хищников и жертв не связаны или мало связаны;
  •  паразитизм — питание за счет хозяина, причем паразит долгое время живет в организме хозяина, поэтому их циклы развития обычно тесно взаимосвязаны;
  • комменсализм (нахлебничество) — комменсал живет за счет другого организма, не влияя на последний (например, многие бактерии и грибы живут на поверхности корней, листьев и плодов растений, питаясь их выделениями);
  • протокооперация — взаимовыгодные для обоих видов отношения, но не обязательные (случайные) для них (например, некоторые птички чистят зубы крокодилам, пользуясь остатками их пищи и защитой крупного хищника; взаимоотношения раков-отшельников и актиний и др.);
  • мутуализм — положительные и обязательные для обоих видов связи (например, микоризы, лишайниковые симбиозы, кишечная микробиота и т. п.). Партнеры либо не могут развиваться друг без друга, либо их развитие происходит хуже в отсутствие партнера.

Комбинации этих связей могут улучшать или ухудшать условия жизни и темпы размножения популяций в природе.

Внутривидовая борьба

Эта форма борьбы за существование связана с перенаселенностью популяций, когда между особями одного вида возникает конкуренция за место для жизни — для гнездования, за свет (у растений), влагу, элементы питания, территорию для охоты или выпаса (у животных) и т. п. Проявляется она, например, в стычках и драках у животных и в затенении соперников за счет более быстрого роста у растений.

К этой же форме борьбы за существование относится и борьба за самок (брачные турниры) у многих животных, когда потомство может оставить только самый сильный самец, а слабые и неполноценные самцы исключаются из воспроизводства и их гены не передаются потомкам.

Частью этой формы борьбы является забота о потомстве, существующая у многих животных и позволяющая снизить смертность среди молодого поколения.

Борьба с абиотическими факторами среды

Эта форма борьбы наиболее остро проявляется в годы с экстремальными погодными условиями — сильными засухами, наводнениями, заморозками, пожарами, градами, извержениями вулканов и т.п. В этих условиях могут выжить и оставить потомство только наиболее сильные и выносливые особи.

Роль отбора организмов в эволюции органического мира

Важнейшим фактором эволюции (наряду с наследственностью, изменчивостью и другими факторами) является отбор.

Эволюцию условно можно разделить на естественную и искусственную. Естественной называется эволюция, протекающая в природе под воздействием природных факторов среды, исключая непосредственное прямое воздействие человека.

  • Искусственной называют эволюцию, осуществляемую человеком с целью выведения таких форм организмов, которые удовлетворяют его потребностям.
  • И в естественной, и в искусственной эволюции большую роль играет отбор.
  • Отбор — это или выживание более приспособленных к данной среде обитания организмов, или выбраковка форм, не соответствующих определенным критериям.
  • В связи с этим различают две формы отбора — искусственный и естественный.
  • Творческая роль искусственного отбора состоит в том, что человек творчески подходит к выведению сорта растений, породы животных, штамма микроорганизмов, комбинируя разные методы селекции и отбора организмов с целью формирования таких признаков, которые в наибольшей степени соответствуют потребностям человека.
  • Естественным отбором называют выживание особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, и их возможность оставить полноценное в данных условиях существования потомство.
  • В результате генетических исследований стало возможным выделение двух видов естественного отбора — стабилизирующего и движущего.
  • Стабилизирующим называется такой вид естественного отбора, при котором выживают только те особи, признаки которых строго соответствуют данным конкретным условиям среды, а организмы с новыми признаками, возникшими в результате мутаций, погибают или не дают полноценного потомства.

Например, растение приспособлено к опылению данным конкретным видом насекомого (имеет строго определенные размеры элементов цветка и их строение). Возникло изменение — увеличился размер чашечки.

Насекомое свободно проникает внутрь цветка, не задевая тычинок, за счет чего пыльца не попадает на тело насекомого, что предотвращает возможность опыления следующего цветка. Это приведет к тому, что данное растение не даст потомства и возникший признак не будет передан по наследству.

При очень малом размере чашечки опыление вообще невозможно, так как насекомое не сможет проникнуть в цветок.

  1. Стабилизирующий отбор позволяет удлинить исторический отрезок времени существования вида, так как не дает возможности признакам вида «размываться».
  2. Движущий отбор — это выживание тех организмов, у которых появляются новые признаки, позволяющие им выжить в новых условиях окружающей среды.
  3. Примером движущего отбора является выживание бабочек с темной окраской на фоне закопченных стволов березы в популяции бабочек, имеющих светлую окраску.
  4. Роль движущего отбора состоит в возможности возникновения новых видов, что наряду с другими факторами эволюции сделало возможным появление современного многообразия органического мира.

Творческая роль естественного отбора состоит в том, что через различные формы борьбы за существование у организмов возникают признаки, позволяющие наиболее полно приспособиться к данным условиям среды. Эти полезные признаки закрепляются у организмов за счет выживания особей, имеющих такие признаки, и вымирания тех особей, у которых полезные признаки отсутствуют.

Например, северный олень приспособлен к жизни в полярной тундре. Он может там выжить и дать нормальное плодовитое потомство, если сможет нормально добывать свой корм. У оленя кормом является ягель (олений мох, относится к лишайникам). Известно, что в тундре долгая зима и корм скрыт под снежным покровом, который оленю необходимо разрушить.

Это станет возможным лишь в случае наличия у оленя очень сильных ног, снабженных широкими копытами. Если реализуется только один из этих признаков, то олень не выживет.

Таким образом, в процессе эволюции выживают только те особи, которые обладают двумя описанными выше признаками (в этом и состоит суть творческой роли естественного отбора применительно к северному оленю).

Важно понимать различия естественного и искусственного отбора. Они таковы:

  1. искусственный отбор осуществляет человек, а естественный отбор самопроизвольно реализуется в природе под воздействием внешних факторов среды;
  2. результатом искусственного отбора являются новые породы животных, сорта растений и штаммы микроорганизмов с полезными для хозяйственной деятельности человека признаками, а при естественном отборе возникают новые (любые) организмы с признаками, позволяющими выжить в строго определенных условиях среды;
  3. при искусственном отборе возникшие у организмов признаки могут быть не только не полезными, они могут быть вредными для данного организма (но они полезны для деятельности человека); при естественном отборе возникшие признаки полезны для данного организма в данной, конкретной среде его существования, так как они способствуют лучшему его выживанию в этой среде;
  4. естественный отбор осуществляется со времени появления организмов на Земле, а искусственный — только с момента приручения животных и с появления земледелия (выращивания растений в особых условиях).

Итак, отбор является важнейшей движущей силой эволюции и реализуется через борьбу за существование (последнее относится к естественному отбору).

Ссылка на основную публикацию