Естественный отбор главная движущая сила эволюции кратко

Обновлено: 05.07.2024

При искусственном отборе человек сохраняет особи с полезными признаками для размножения и устраняет все остальные. А как же этот процесс происходит в природе? В природе также постоянно происходит отбор. Для всех живых организмов характерна наследственная изменчивость, поэтому все они оставляют значительное потомство. Ч. Дарвин доказал, что у представителей диких видов животных и растений индивидуальная изменчивость представлена очень широко. Индивидуальная изменчивость может быть полезной, нейтральной и вредной для организма. Все ли особи оставляют потомство? Какие факторы способствуют сохранению полезных особей и устраняют остальных? Чтобы ответить на эти вопросы, Ч. Дарвин обратился к анализу размножения организмов.

Все организмы оставляют потомство и стремятся к размножению. В коробочке мака созревает до 2 900—3 тыс. и более семян. Если на одном растении мака вырастает 10 коробочек, то ежегодно попадают в почву 30 тыс. семян. Такой же пример можно привести и с животными. Одна особь осетра живет 50 лет и ежегодно мечет в среднем 3—6 млн. икринок. Одна комнатная муха за 5 дней откладывает 20 тыс. яиц. Одна хмелиная вошь за лето приносит потомство 13 раз, в каждом поколении откладывает в среднем 100 яиц. Черви-паразиты ежедневно откладывают около 10 тыс. яиц. Однако такой интенсивный рост численности бывает не всегда, только в благоприятных условиях. Чем больше погибает организмов, тем интенсивнее развитие, потому что активное развитие — это "орудие" сохранения вида. Только 10— 30% млекопитающих и птиц в природе выживает. Причины гибели разнообразны: действие неблагоприятных факторов среды, недостаток пищи, влаги, света, нападение врагов.

Сравнительная таблица особенностей искусственного и естественного отбора

Возник только с развитием полеводства и животноводства.
Требует вмешательства человека.
Животных отбирают по определенному плану.
Растения отбирают в зависимости от их полезных свойств.
Отрицательная сторона — появившиеся признаки вредны для организма. Они беззащитны в природе.
Выводятся новые сорта растений и породы животных.

Происходит в природе непрерывно с начала зарождения жизни.
Протекает незаметно.
В процессе отбора сохраняются полезные для организма свойства, вредные признаки исчезают.
Происходит независимо от человека.
Остаются приспособленные к среде обитания организмы, неприспособленные исчезают.
Сохраняется равновесие между окружающей средой и популяцией.
Появляются новые виды.

Выживание наиболее приспособленных к определенным условиям среды видов Ч. Дарвин назвал естественным отбором.
В природе идет непрерывная борьба за существование. Докажем это на примерах.
Когда лев отнимает добычу у гиен, то идет борьба за пищу; растение, растущее на краю пустыни, борется против засухи. Хищники — тигр, лев — поедают травоядных животных, отсутствие добычи обрекает их на голод. Травоядные животные, чтобы выжить, питаются растительностью, уничтожая ее. Растительностью питаются насекомые и голые слизни, сами являясь пищей для птиц. Мелкими птицами питаются хищники. Такие сложные взаимосвязи в природе Ч. Дарвин назвал "борьбой за существование".

Борьба за существование — совокупность многообразных и сложных взаимоотношений между организмами и окружающей средой.

Виды борьбы за существование.
Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование:

межвидовая;
внутривидовая;
борьба с неблагоприятными условиями среды.

Межвидовая борьба — борьба особей разных видов. Это хищничество, паразитизм, конкуренция:
а) хищничество — и волки, и лисы охотятся на зайцев, поэтому между волком и зайцем, между лисой и зайцем идет борьба за существование. В то же время между волком и лисой существует борьба за пищу. Среди растений разных видов идет борьба за свет, влагу, пищу. Выживают те, которые пробивают почву, затем взрослое растение дает потомство;
б) паразитизм — первый пример: вьющиеся растения тропических лесов (лианы) (рис.17). Тонкие вьющиеся стебли лианы, удлиняясь с каждым годом, обвивают ствол дерева. Достигнув вершины дерева, лианы переходят на другое дерево. Так, в период роста лианы обвивают растущие деревья. Молодые лианы не причиняют особого вреда деревьям. Но с одревеснением стеблей лианы глубоко внедряются в дерево, тем самым лишая хозяина значительной части минерального питания и иссушая его;

Рис. 17. Лазающие лианы

второй пример: в 1918 г. европейский натуралист Ж. Арнольди нашел самые крупные на земном шаре тропические цветы раффлезий (диаметр — 1м, вес —14 кг) (рис. 18). Корень, стебель и листья цветка видоизменены в нити, и поэтому цветы располагаются под деревом. Питаясь соком дерева, они задерживают его рост. Цветок имеет запах тухлого мяса, привлекающий мух, жуков, других насекомых для опыления. Это удивительное растение, совершенно утратившее способность самостоятельно питаться, настоящий паразит по отношению к своему хозяину;

Рис. 18. Раффлезия Арнольди

третий пример: все, наверное, видели летом вдоль дорог, в огороде, на полях желтоватую повилику (рис. 19).

Рис. 19. Повилика на крапиве

Повилика обвивается вокруг стеблей диких и культурных растений, внедряясь в них присосками, и питается соками растений. Листья и корни у нее отсутствуют, тонкие (нитевидные) желтые стебли повилики, обвивая растение — хозяина, присасываются своими присосками (зубчиками). Когда присоски — органы питания — глубоко проникают в тело растения, их очень трудно отделить от него. Постепенно появляются розоватые и белые цветочки. Известно, что на одном растении повилики образуется до 4 ООО соцветий, 2 700 семян. Цветет в июне-июле. Быстрая всхожесть семян говорит о приспособленности к паразитическому образу жизни. Семена прорастают при температуре 20—30 С на третий день, а при 13—14°С — на девятый день.
Паразитизм среди животных — это также межвидовая борьба. Самка наездника откладывает свои яйца в тело взрослых тлей или гусеницы бабочки-капустницы. Личинки наездников развиваются за счет тканей гусеницы и тли. Когда личинки выходят из тела гусеницы или тли, последние погибают.
Межвидовая борьба — это отношения хищника и жертвы, травоядных животных и растений; насекомоядных и насекомых; борьба между культурными и сорными растениями; между различными деревьями в лесу; между различными растениями на лугу; антагонизм между микроорганизмами и т. д.
Естественный отбор. Борьба за существование. Межвидовая борьба. Борьба с неблагоприятными условиями среды. Хищничество. Паразитизм. Соперничество.

Интенсивное развитие организмов — "орудие" сохранения вида.
Борьба за существование — это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений между организмами и окружающей средой.
Межвидовая борьба — это борьба разных видов в условиях хищничества, паразитизма, конкуренции.
Дайте определение естественного отбора.
Приведите примеры паразитизма в межвидовой борьбе?
В чем причина интенсивного размножения организмов? Как влияет на это процесс естественного отбора?
Дайте определение межвидовой борьбы. Приведите пример паразитизма среди животных.
В каких условиях возникает конкурентная борьба? Дайте определение борьбы за существование.
Охарактеризуйте межвидовую борьбу на примере паразитизма среди растений.
Какие примеры хищничества, помимо приведенных в учебнике, вы можете привести?
Приведите примеры паразитизма.
Какие растения-паразиты встречаются в вашей местности? На каких растениях они паразитируют?
Приведите примеры паразитизма среди животных.

Сделайте гербарные экземпляры растений-паразитов, встречающихся в огороде, на полях, вдоль дорог, на участках. Уточните названия растений у преподавателя. Узнайте: это дикое или культурное растение? Дайте полное биологическое описание. Какой вред они наносят? Подготовьте доклад. На втором листе сделайте гербарий сорных растений и растений-паразитов, которые в дальнейшем будете использовать в качестве иллюстрационного материала.

Примечание: к следующей лабораторной работе по 10 зерен пшеницы и ячменя посейте в одну посуду. Их проростки нужны для примера межвидовой, борьбы.

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.

Вопрос 1. Что такое естественный отбор?
Естественный отбор — это преимущественное выживание и размножение в природе более приспособленных особей каждого вида. При этом хуже приспособленные особи размножаются с меньшим успехом или даже гибнут. Главный результат отбора заключается не просто в выживании более жизнеспособных особей, а в относительном вкладе таких особей в генофонд дочерней популяции.
Как элементарный эволюционный фактор естественный отбор действует в популяциях. Популяция является полем действия, отдельные особи — объектами действия, а конкретные признаки — точками приложения отбора.
Необходимой предпосылкой отбора служит борьба за существование — конкуренция за пищу, жизненное пространство, партнера для спаривания.

Вопрос 3. Какие вам известны формы естественного отбора?
Различают несколько форм естественного отбора, которые зависят от условий внешней среды.
Стабилизирующий отбор ведет к сохранению мутаций, уменьшающих изменчивость средней величины признака, то есть сохраняет среднее значение признака. Например: у цветковых растений цветки мало изменяются, а вегетативные части растения более вариабельны. На пропорции цветка в этом примере повлиял стабилизирующий отбор.
Другая форма отбора — движущий отбор, при котором происходит смена нормы реакции в определенном направлении; такой отбор изменяет среднее значение признака. Изменение признаков или свойств под действием движущего отбора может происходить весьма быстро. Примером такого отбора может служить постепенная замена в промышленных районах светлоокрашенных особей бабочки березовой пяденицы на тёмноокрашенные.

Вопрос 5. В чем заключается причина появления у микроорганизмов, вредителей сельского хозяйства и других организмов устойчивости к ядохимикатам?
Причиной появления устойчивости к ядохимикатам у микроорганизмов, вредителей сельского хозяйства и других подобных организмов является проводимый человеком непроизвольный отбор. При использовании ядохимикатов (или антибиотиков) уничтожается почти вся популяция вредителей (возбудителей заболевания). Выживают лишь те особи, которые обладают ранее совершенно бесполезным и не проявляющим себя признаком — устойчивостью к данному яду. Потомство этих особей сохранит такую устойчивость и получит преимущество. В результате признак закрепится в популяции, и вскоре она в целом станет невосприимчива к ядохимикату (антибиотику). Так, например, некоторые возбудители инфекционных заболеваний в настоящее время приобрели устойчивость к препаратам, открытым в середине XX в. (пенициллину и другим антибиотикам). Фактически данный пример иллюстрирует действие движущего отбора.

Следует выделить четыре основных фактора эволюции: мутационный процесс, изоляция, популяционные волны (и дрейф генов), а также единственный направленный фактор эволюции - естественный отбор.

Мутационный процесс

Мутации (лат. mutatio — изменение) - стойкое изменение генома (наследственного материала), которое может быть унаследовано потомками организма. Процесс возникновения мутаций - мутагенез.

Генные
Хромосомные
Геномные

Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.

Мутации напоминают колоду карт: неизвестно, что выпадет - чаще всего это карты невысокого ранга, козыри - большая удача. Так и мутации, большинство из них вредные, приводят к развитию опухолей. Полезные встречаются гораздо реже. Как игра в карты, все подчиняется случайности.

Популяционные волны

Сезонные изменения, периодические изменения какого-либо значимого фактора среды
Непериодические изменения, например, в результате природных катастроф, изменение численности популяций хищник-жертва
Заселение новых территорий, ярким примером которого является бурный рост численности кроликов, завезенных в Австралию

Колебание численности популяций по типу "хищник - жертва" является классическим примером популяционных волн. Представим себе популяцию зайцев (жертв), которая бурно увеличилась в численности. Зайцами питаются лисица, волк (хищники). С увеличением их кормовой базы (зайцев) наблюдается и рост численности хищников, которые поедают зайцев, вследствие чего численность зайцев снижается. С уменьшением кормовой базы, снижается и число хищников. Так в природе устанавливается баланс между хищниками и жертвами.

Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.

Форма гена - аллель, с которым вы подробнее познакомитесь в ходе изучения генетики, встречается в популяции с определенной частотой. Дрейф генов - изменение частоты встречаемости аллельных вариантов генов.

Дрейф генов обусловлен случайными причинами: у особей образуются гаметы, несущие различные формы аллельных генов. Не все из гамет принимают участие в процессе оплодотворения: здесь вновь руководит случайность. Вследствие этого одни аллельные формы генов могут встречаться в популяции часто, другие - редко.

Если представить, что часть особей, составляющих одну популяцию, погибли по тем или иным причинам, то редкие гены в оставшихся особях могут увеличить свою частоту, то есть в результате размножения оставшихся особей редкие гены начнут встречаться более часто - это и есть дрейф генов.

В закрытых популяциях не только животных, но и людей - в религиозных общинах, происходит возрастание гомозиготности популяции, что приводит к снижению ее жизнеспособности и проявлению редких аллелей.

Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.

Изоляция

Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.

Географическая (греч. geo - земля) изоляция может возникать вследствие географических барьеров - пустыни, горы, водоемы.

Экологическая - особи обитают на одной территории, но в различных местах обитания (к примеру, разделены друг от друга непроходимой чащей)
Временная - изоляция вследствие разновременности половой активности, периода цветения
Этологическая - изоляция вследствие различного брачного поведения
Механическая - отличия в строении половых органов, невозможность спаривания

Естественный отбор

Изученные нами факторы эволюции: мутации, популяционные волны и дрейф генов, изоляция - все они носят случайный, ненаправленный характер. Они приводят к появлению различных признаков у отдельных особей, которые могут быть как полезны, нейтральны, так и вредны для особи.

Таким образом, перечисленные факторы создают основу, "базу" для действия единственного направленного фактора эволюции - естественного отбора. В ходе естественного отбора особи с полезными признаками, которые помогают им приспособиться к условиям внешней среды и способствуют выживанию, остаются и размножаются, а особи без этих признаков выживают реже и не продолжают род.

Закон естественного отбора безапелляционно провозглашает: будь приспособлен - или умри. Выживает в природе не самый сильный, а самый приспособленный. Иногда выжить животным помогает и сила, но гораздо больше других примеров. Многие животные сливаются с окружающей средой: приобретают покровительственную окраску (мимикрию), которая делает их незаметными.

Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.

Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.

Теперь вы понимаете, что признаки животных - различные формы их тела и окраска - являются приспособлениями к условиям внешней среды, это - полезные признаки, которые в ходе естественного отбора позволили животным выжить и размножиться. Таким образом, естественный отбор это отбор особей, с наиболее приспособленным к среде фенотипом.

Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.

Генетическое разнообразие особей, на основе которого возникают различные признаки
Способность к неограниченному размножению (избыточность потомства)
Борьба за существование

Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.

Возникает между особями, которые принадлежат к разным видам. Более приспособленный к условиям среды вид побеждает и размножается, менее приспособленный - проигрывает и вымирает. Примером могут послужить формы взаимодействий: хозяин-паразит, хищник-жертва, симбиоз.

В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.

Формы естественного отбора

Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.

Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.

Новый термин, который вы увидели - норма реакции - подразумевает способность генотипа, в зависимости от условий среды, формировать различные фенотипы.

C узкой нормой реакции - цвет глаз, число пальцев у человека, окраска цветов растения
C широкой нормой реакции - рост и вес человека, размеры листьев растения

Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.

Известным примером является индустриальный меланизм - возникновение меланистических форм животных (греч. melanos — чёрный), отличающихся темным окрасом. Это явление началось в Англии со второй половины XIX века вследствие бурного развития промышленности.

Из-за копоти, оседающей на поверхности стволов деревьев, бабочки со светлой окраской - берёзовые пяденицы - стали заметны на стволах деревьев и легко поедались птицами. В результате остались только приспособленные - бабочки с темным окрасом, которые были незаметны на стволах деревьев, вследствие чего они выживали и размножались.

Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.

Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: