Какова роль естественного отбора в эволюции кратко

Обновлено: 05.07.2024

Большое впечатление произвели на Ч. Дарвина обнаруженные им различия в видовом составе флоры и фауны разных материков. В частности, в Австралии он изучил сумчатых — древних млекопитающих, практически вымерших в других местах земного шара. Наконец, чрезвычайно важными оказались наблюдения Ч. Дарвина за животными океанических островов, зачастую демонстрирующими прямую связь с исходными материковыми формами. Так, на Галапагосских вулканических островах Дарвин обнаружил разнообразные виды вьюрков, которые отличались по размеру и строению клюва, но были очень похожи на материковый вид. Дарвин предположил, что когда-то птицы попали на острова с материка и видоизменились, приспособившись к разным источникам питания (твердые семена, фрукты, насекомые).

Вопрос 2. Каковы причины возникновения групповой изменчивости?

Выделенная Ч. Дарвином групповая, или определенная, изменчивость возникает под влиянием факторов внешней среды и у всех особей популяции проявляется примерно одинаково. Вместе с тем эта изменчивость не передается по наследству. Например, удобряя растения, можно получить хороший урожай. Но чтобы получить такой же урожай на следующий год, необходимо вновь вносить удобрения. Данную изменчивость в настоящее время называют ненаследственной (фенотипической, модификационной).

Вопрос 3. Что такое искусственный отбор?

Благодаря искусственному отбору к середине XIX в. от одного вида дикого голубя было выведено более 150 пород, от банкивской курицы — десятки пород кур, от дикого тура — породы крупного рогатого скота.

Вопрос 4. Каковы причины борьбы за существование в живой природе?

Наиболее общей причиной борьбы за существование является несоответствие между запросами (потребностями) организма и условиями окружающей среды. Обычно реальные условия значительно отличаются от идеальных. Это позволило Ч. Дарвину выделить три основных формы борьбы за существование.

Борьба с неблагоприятными факторами внешней среды. Чаще всего причина этой борьбы — различные погодные явления, засухи, наводнения и многие другие природные катаклизмы. Как правило, при изменении условий обитания выживают и оставляют потомство особи, наиболее приспособленные к этим новым условиям.

Внутривидовая борьба. Ее основной причиной является конкуренция особей внутри одного биологического вида. В этом случае борьба идет не только за пищу, но и за гнездовую (охотничью) территорию, а также за партнеров для размножения. Яркий пример — брачные турниры, когда самцы соревнуются за самку и лишь победитель может продолжить свой род, передав генетический материал потомству.

Вопрос 5. Следствием каких взаимоотношений является естественный отбор?

Вопрос 6. Какова роль естественного отбора в эволюции?

Охарактеризовав вначале искусственный отбор и его способность к созданию новых пород и сортов, Ч. Дарвин затем убедительно доказал наличие в природе аналогичного процесса. Он назвал его естественным отбором. Естественный отбор — это преимущественное выживание и размножение наиболее приспособленных особей каждого вида и гибель менее приспособленных организмов. Принцип естественного отбора, который впервые выдвинул Ч. Дарвин, имеет основополагающее значение в теории эволюции. Именно естественный отбор является тем фактором, который направляет эволюционный процесс и обеспечивает закрепление в популяции определенных изменений.

Естественный отбор основывается на генетическом разнообразии и избыточной численности особей в популяции. Большинство видов размножаются очень интенсивно. Несоответствие между потенциальными возможностями видов к размножению в геометрической прогрессии и ограниченностью ресурсов является главной причиной борьбы за существование. Гибель организмов может происходить по разным причинам. Иногда она может носить случайный характер, например в результате пересыхания водоема или пожара. Однако обычно с большей вероятностью выживают и оставляют потомство те особи, которые максимально приспособлены к данным условиям обитания и имеют определенные преимущества. Наименее приспособленные имеют меньше шансов оставить потомков и чаще погибают. Таким образом, естественный отбор — это результат борьбы за существование.

Естественный отбор играет в природе творческую роль, потому что из всего многообразия ненаправленных наследственных изменений он отбирает и закрепляет только те, которые обеспечивают популяции или виду в целом оптимальные приспособления к данным условиям существования.

Естественный отбор — процесс, посредством которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.

Содержание

Механизм естественного отбора

Организмы производят потомков больше, чем может выжить;
В популяции этих организмов существует наследственная изменчивость;
Организмы, имеющие разные генетические черты, имеют различную выживаемость и способность размножаться.

Такие условия создают конкуренцию между организмами в выживании и размножении и являются минимально необходимыми условиями для эволюции посредством естественного отбора [1] . Таким образом, организмы с наследственными чертами, которые дают им конкурентное преимущество, имеют большую вероятность передать их своим потомкам, чем организмы с наследственными чертами, не имеющими подобного преимущества [2] .

Центральное понятие концепции естественного отбора — приспособленность организмов [3] . Приспособленность определяется как способность организма к выживанию и размножению, которая определяет размер его генетического вклада в следующее поколение [3] . Однако главным в определении приспособленности является не общее число потомков, а число потомков с данным генотипом (относительная приспособленность) [4] . Например, если потомки успешного и быстро размножающегося организма слабые и плохо размножаются, то генетический вклад и, соответственно, приспособленность этого организма будут низкими [3] .

Если какая-либо аллель увеличивает приспособленность организма больше, чем другие аллели этого гена, то с каждым поколением доля этой аллели в популяции будет расти. То есть, отбор происходит в пользу этой аллели. И наоборот, для менее выгодных или вредных аллелей — их доля в популяциях будет снижаться, то есть отбор будет действовать против этих аллелей [5] . Важно отметить, что влияние определённых аллелей на приспособленность организма не является постоянным — при изменении условий окружающей среды вредные или нейтральные аллели могут стать полезными, а полезные вредными [6] .

Естественный отбор для черт, которые могут изменяться в некотором диапазоне значений (например, размер организма), можно разделить на три типа [7] :

Направленный отбор — изменения среднего значения признака в течение долгого времени, например увеличение размеров тела;
Дизруптивный отбор — отбор на крайние значения признака и против средних значений, например, большие и маленькие размеры тела;
Стабилизирующий отбор — отбор против крайних значений признака, что приводит к уменьшению дисперсии признака и уменьшению разнообразия.

Частным случаем естественного отбора является половой отбор, субстратом которого является любой признак, который увеличивает успешность спаривания за счёт увеличения привлекательности особи для потенциальных партнёров [8] . Черты, которые эволюционировали за счёт полового отбора, особенно хорошо заметны у самцов некоторых видов животных. Такие признаки, как крупные рога, яркая окраска, с одной стороны могут привлекать хищников и понижать выживаемость самцов [9] , а с другой это уравновешивается репродуктивным успехом самцов с подобными ярко выраженными признаками [10] .

Формы естественного отбора

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

Движущий отбор

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

Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции. Например, при освоении почвы как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.

Стабилизирующий отбор

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

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

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

Дизруптивный отбор

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

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

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

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

Половой отбор

Положительный и отрицательный отбор

Существует две формы естественного отбора: Положительный и Отсекающий (отрицательный) отбор.

Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.

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

Роль естественного отбора в эволюции

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 5 августа 2012.

Интересные факты

На примере рабочего муравья мы имеем насекомое, чрезвычайно отличающееся от своих родителей, тем не менее, абсолютно бесплодное и, следовательно, не могущее передавать из поколения в поколение приобретённые модификации строения или инстинктов. Можно задать хороший вопрос - насколько возможно согласовать этот случай с теорией естественного отбора?

— Происхождение видов (1859)

Естественный отбор — процесс сохранения организмов, наиболее приспособленных к имеющимся условиям среды, а также устранение наименее способных на выживание.

Этот процесс является основным движущим фактором эволюции. Он происходит за счет того, что выживают и размножаются более сильные представители вида.

Формы и характеристики естественного отбора

Существует несколько форм естественного отбора. Они различаются между собой эффективностью, направленностью и другими особенностями осуществления контроля над видом.

Формы отбора:

Движущий — процесс, который способствует выживанию особи, подходящей под изменяющуюся среду, другие уничтожаются.

Движущий отбор происходит в ситуации, когда изменяется внешняя среда (расширение ареала обитания, потепление, похолодание).

Примером движущего отбора может быть появление устойчивости к антибиотикам у бактерий, преобразование передних конечностей в роющие — у тех животных, которые осваивают почву как среду обитания.

Стабилизирующий — тип отбора, при котором уничтожаются особи, имеющие ярко выраженные отклонения от нормы. При этом сохраняются организмы, соответствующие усредненному показателю.

Особенностью является то, что он действует при стабильных условиях окружения — выполняет своего рода поддержание вида, защиту его от сильных изменений.

Примерами могут служить сохранение конкретного строения цветка у растений, которые размножаются при помощи насекомых, а также сохранение особей со средней плодовитостью.

Дизруптивный (или разрывающий) — процесс, в ходе которого убираются средние значения какого-либо признака при сохранении крайних.

При таком отборе внутри популяции сохраняется несколько ярко отличающихся друг от друга форм фенотипа. В таком случае скрещивание между различающимися особями не происходит из-за изоляции. При этом через некоторое время признаки расходятся сильнее, в результате чего появляются новые виды.

Например, существует несколько видов синиц, которые появились из-за пищевой специализации; до сенокоса чаще встречаются одуванчики с высоким цветоносом, после — с низким.

Половой — основан на успешности размножения. Критерием отбора является активность самца в процессе размножения.

Существует два подтипа:

активная самка — именно она выбирает подходящего для продолжения рода самца;
пассивная самка — самцы борются за возможность продолжать род, побеждает более сильный.

За счет этого активизируется процесс размножения конкретного вида.

Факторы отбора

На эффективность естественного отбора оказывают влияние следующие факторы:

среда, в которой существует конкретная особь;
индивидуальные характеристики;
сила давления отбора (зависит от количества особей, принимающих участие в размножении);
наличие изоляции (изоляция усиливает действие);
наличие мутационных процессов (чем слабее мутации, тем меньше эффективность отбора).

Значение в эволюции

Одним из механизмов, на котором основывается эволюция, является естественный отбор. Он начался у каждого существующего в природе вида в тот момент, когда этот самый вид появился, и действует все время. При этом он может привести не только к развитию вида, но и к его деградации.

Ключевым свойством данного процесса является то, что он сохраняет и аккумулирует полезные признаки. Это обеспечивает появление множества организмов, приспособленных к выживанию. Именно те особи, которые обладают благоприятными признаками, могут претендовать на ведущую роль в популяции.

Творческая роль естественного отбора заключается в изменениях одного вида, которые являются основой для возникновения нового.

Этот процесс осуществляется для устранения негативных признаков и усиления полезных, при этом изначально одинаковый генетический набор может быть скомбинирован по-разному, что обеспечивает многообразие вида. Это зависит от того, какая форма отбора воздействовала на организм.

Естественный отбор (по Ч. Дарвину) — сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных. Отбор всегда идёт по фенотипам: точкой отбора является конкретный результат реализации генотипа в виде определённого признака или свойства.

Естественный отбор — это выживание и оставление потомства наиболее приспособленными особями и гибель наименее приспособленных. Сущность естественного отбора заключается в дифференцированном (неслучайном) сохранении в популяции определенных генотипов и избирательном их участии в передаче генов следующему поколению.

Результаты естественного отбора:

Многообразие видов (творческий характер)
Приспособление видов к условиям среды (направленный характер)
Повышение организации и усложнение живых существ

Формы естественного отбора:

Движущий. Отсев мутаций с одним средним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака в изменённых условиях среды. Пример: ► устойчивость насекомых к ядохимикатам.

Стабилизирующий. Поддержание среднего значения в относительно постоянных условиях среды, выбраковка мутационных отклонений от ранее сформировавшейся нормы. Пример: ► насекомоопыляемые цветки соответствуют размерам насекомых.

Разрывающий (дизруптивный). Благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних форм, результат — образование нескольких разных фенотипических групп. Пример: ► сохранение на островах насекомых без крыльев или с хорошо развитыми крыльями

Групповой. Даёт преимущественное размножение особей какой-либо группы, соревнующейся с другими группами в создании и поддержании целостности над организменных систем.

Индивидуальный. Дифференцированное размножение отдельных особей, обладающих преимуществами в борьбе за существование в пределах популяции.

Половой отбор. Естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола, ориентированный на успех в размножении (демонстрация оперения или силы).

В природе ни одна из форм естественного отбора не существует в чистом виде, а наоборот, имеются разнообразные их комбинации, и по мере изменения условий среды на первый план выходит то одна, то другая из них.

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР

Искусственный отбор: человек сознательно отбирает особей с полезными (для него) свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и вновь производит отбор по данным признакам.

Формы искусственного отбора:

Бессознательный. Сохранение и размножение наиболее ценных для человека признаков организма за счёт массовой выбраковки менее продуктивных особей.
Сознательный (методический). Человек осмысленно выбирает именно те формы организмов, которые ему нужны, при этом сам конструирует их параметры. Сознательный отбор делится на одно- и многократный.

Читайте также: