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. 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.
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 некого 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.
Список литературы
- Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - М.: Дрофа, 2009.
- Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 кл. 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.
- Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 кл. общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005.
Домашнее задание
- Какие формы борьбы за существование выделял Ч. Дарвин?
- Что Ч. Дарвин понимал под «естественным отбором»? Какие формы естественного отбора сегодня известны?
- Что такое наследственность?
- К каким объектам, кроме живых организмов, применимы положения эволюционной теории Ч. Дарвина?
- Подытожим и проанализируем полученными нами знания о движущих силах эволюции.
Движущие силы эволюции видов в природе, по Ч. Дарвину, - это наследственная изменчивость и естественный отбор. Основа естественного отбора - борьба за существование.
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. Примером такого отбора может служить постепенная замена в промышленных районах светлоокрашенных особей бабочки березовая пяденица на темноок- рашенные.
Еще одна форма - дизруптивный (разрывающий) отбор, который дает преимущество для выживания особей, имеющих крайние проявления данного признака. Такой отбор направлен против средних и промежуточных форм. При этом сохраняются наиболее уклонившиеся от средних значений признака части популяции; как правило, это происходит в связи с очень резкими изменениями среды обитания. Например, вследствие массового применения ядохимикатов сохранились устойчивые к этим химикатам группы особей насекомых. Каждая такая группа стала самостоятельным селективным центром, в пределах которого уже стабилизирующий отбор сохраняет устойчивость к пестицидам.
В основе естественного отбора лежит борьба за существование. Дарвин выделял три формы этой борьбы.
а) внутривидовая борьба за существование - это конкуренция растений одного вида за свет и воду, животных одного вида - за пищу и участки для поселения и т.д.;
в) борьба с неблагоприятными условиями среды - происходит при взаимодействии живых организмов с абиотическими факторами природы. То есть это борьба с недостатком или избытком влаги, освещенности, с перепадом температур, с закислением или защелачиванием почвы и т.п.
Таким образом, все новые признаки, возникающие в результате наследственной изменчивости, проходят проверку естественным отбором. Естественный отбор - главный движущий, направляющий фактор эволюционного процесса.
Выберите один правильный ответ.
Первая эволюционная теория была создана
3. Эволюция - это процесс
1) индивидуального развития любого живого существа
2) исторического развития органического мира
3) размножения и развития клеток
4) улучшения и создания новых сортов растений и пород животных
4. Ведущую роль в эволюции играет следующий вид изменчивости
1) цитоплазматическая
2) модификационная
3) комбинативная
4) мутационная
5. По Ч. Дарвину, способность живых существ производить большое количество потомков и ограниченность мест обитания и жизненных ресурсов - это непосредственные причины
1) наследственной изменчивости
2) борьбы за существование
3) вымирания
4) видообразования
6. На ржаном поле, чистом от сорняков, имеются высокие и низкие растения, что иллюстрирует
1) внутривидовую борьбу за существование
2) межвидовую борьбу за существование
3) борьбу с неблагоприятными условиями внешней среды
4) модификационную изменчивость без борьбы за существование
7. Наследственная изменчивость в процессе эволюции
1) создает новые виды
2) доставляет материал для эволюции
3) закрепляет созданный в процессе эволюции материал
4) сохраняет наиболее полезные изменения
8. Естественный отбор
1) создает новые признаки организмов
2) увеличивает изменчивость в популяциях
3) сохраняет наиболее полезные изменения
4) создает новые виды
9. Естественный отбор действует на уровне
1) отдельного организма
2) популяции
4) биоценоза
10. Результатом действия естественного отбора не является
1) приспособленность организмов к среде обитания
2) многообразие органического мира
3) борьба за существование
4) совершенствование организации живых существ
11. Иллюстрацией действия стабилизирующего отбора не является существование
1) клювоголовой рептилии гаттерии
2) кистеперой рыбы латимерии
3) темноокрашенных бабочек березовой пяденицы в промыш- * ленных районах Англии
12. Элементарной единицей вида является
1) одна особь вида
2) две разнополые особи вида
3) семейная группа вида, стая
4) популяция вида
13. Генетический критерий вида - это
1) сходство всех процессов жизнедеятельности особей
2) сходство внешнего и внутреннего строения особей
3) характерный для каждого вида набор хромосом
4) совокупность факторов внешней среды, в которой существует вид
14. Совокупность факторов внешней среды, в которой существует вид, - это
1) экологический критерий вида
2) географический критерий вида
3) генетический критерий вида
4) морфологический критерий вида
15. Различия генотипов разных особей одной популяции, обусловленные скрещиванием, определяются изменчивостью
1) мутационной 3) соотносительной
2) комбинативной 4) модификационной
Выберите три правильных ответа.
16. Основным положением эволюционной теории Ж.Б. Ламарка является утверждение о
1) изначальной целесообразности природы
2) стремлении всего живого к совершенству
5) неизменности видов
6) наследовании только полезных изменений
17. Заслуга Ч. Дарвина состоит в том, что он
1) создал первую эволюционную теорию
2) разработал теорию естественного отбора
3) сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости
4) объяснил причину многообразия видов в природе
5) объяснил процессы видообразования
6) объяснил причины происхождения жизни
18. По представлениям Ч. Дарвина, основными движущими силами эволюции являются
1) определенная изменчивость
2) неопределенная изменчивость
3) естественный отбор
4) дрейф генов
5) борьба за существование
6) соотносительная изменчивость
19. Движущий отбор
2) наблюдается при относительно постоянных условиях существования вида
3) способствует смещению прежней нормы реакции в одном направлении
4) благоприятствует особям с отклонениями от средних значений признака
6) приводит к сужению прежней нормы реакции признака
20. Стабилизирующий отбор
1) проявляется при изменении условий существования вида
2) проявляется при относительно постоянных условиях существования вида
3) способствует смещению прежней нормы реакции сразу в нескольких направлениях
4) отсеивает мутации, ведущие к увеличению нормы реакции признака
5) сохраняет среднее значение признака
6) приводит к расширению прежней нормы реакции признака
21. Установите соответствие мезвду проявлениями естественного отбора и его видами.
Ключи к заданиям
| № вопроса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| ответ | 2 | 1 | 2 | 4 | 2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 3 |
| № вопроса | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| ответ | 3 | 4 | 3 | 1 | 2 | 2,3,6 | 2,4,5 | 2,3,5 | 1,3,4 | 2,4,5 |
Задание 21
|
В эволюционной теории Дарвина предпосылкой эволюции является наследственная изменчивость , а движущими силами эволюции - борьба за существование и естественный отбор . При созданий эволюционной теории Ч. Дарвин многократно обращается к результатам селекционной практики. Дарвин показал, что основой многообразия сортов и пород является изменчивость. Изменчивость - процесс возникновения отличий у потомков по сравнению с предками, которые обусловливают многообразие особей в пределах сорта, породы. Дарвин считает, что причинами изменчивости являются воздействие на организмы факторов внешней среды (прямое и косвенное, через «воспроизводительную систему»), а также природа самих организмов (так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды). Дарвин, анализируя формы изменчивости, выделил среди них три: определенную, неопределенную и коррелятивную.
Определенная, или групповая, изменчивость - это изменчивость, которая возникает под влиянием какого-либо фактора среды, действующего одинаково на все особи сорта или породы и изменяющегося в определенном направлении. Примерами такой изменчивости могут служить увеличение массы тела у всех особей животных при хорошем кормлении, изменение волосяного покрова под влиянием климата и т. д. Определенная изменчивость является массовой, охватывает все поколение и выражается у каждой особи сходным образом. Она ненаследственна, т. е. у потомков измененной группы при помещении их в другие условия среды приобретенные родителями признаки не наследуются.
Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость проявляется специфично у каждой особи, т.е. единична, индивидуальна по своему характеру. С ней связаны отличия у особей одного и того же сорта или породы, находящихся в сходных условиях. Данная форма изменчивости неопределенна, т. е. признак в одних и тех же условиях может изменяться в разных направлениях. Например, у одного сорта растений появляются экземпляры с разной окраской цветков, разной интенсивностью окраски лепестков и т.п. Причина такого явления Дарвину была неизвестна. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость имеет наследственный характер, т. е. устойчиво передается потомству. В этом заключается ее важное значение для эволюции.
При коррелятивной, или соотносительной, изменчивости изменение в каком-либо одном органе является причиной изменений в других органах. Например, у собак с плохо развитым шерстным покровом обычно недоразвиты зубы, голуби с определенными ногами имеют перепонки между пальцами, у голубей с длинным клювом обычно длинные ноги, белые кошки с голубыми глазами обычно глухи и т. д. Из факторов коррелятивной изменчивости Дарвин делает важный вывод: человек, отбирая какую-либо особенность строения, почти «наверное будет неумышленно изменять и другие части организма на основании таинственных законов корреляции».
Определив форму изменчивости, Дарвин приходит к выводу, что для эволюционного процесса важны лишь наследуемые изменения, так как только они могут накапливаться из поколения в поколение. Согласно Дарвину, основные факторы эволюции культурных форм - это наследственная изменчивость и отбор, производимый человеком (такой отбор Дарвин назвал искусственным). Изменчивость - необходимая предпосылка искусственного отбора, но она не определяет образования новых пород и сортов.
Эволюция видов в природе, по Дарвину, обусловливается факторами, аналогичными тем, которые определяют эволюцию культурных форм.
Каковы же движущие силы эволюции видов в природе? Объяснение исторической изменяемости видов Дарвин считая возможным только через раскрытие причин приспособляемости к определенным условиям. Дарвин пришел к выводу, что приспособленность естественных видов, так же как и культурных форм, - результат отбора, но он производился не человеком, а условиями среды.
Каким же образом осуществляется естественный отбор? Одним из главнейших его условий в естественной среде Дарвин считает перенаселение видов, возникающее как следствие геометрической прогрессии размножения. Дарвин обратил внимание на то, что особи видов, дающих даже относительно небольшое реальное потомство, в конечном итоге размножаются довольно интенсивно. Например, аскарида продуцирует в сутки до 200 тыс. яиц, самка окуня выметывает 200-300 тыс., а трески - до 10 млн икринок. То же можно наблюдать у растений: одно растение осота дает до 19 тыс. семян, пастушьей сумки - более 70 тыс., заразихи - 143 тыс., белены - более 400 тыс. и т. д. Даже слон, принося за свою жизнь не более шести детенышей, может дать начало поколению, которое за 750 лет выразится числом в 19 млн особей. Таким образом, плодовитость организмов в целом очень велика, но фактически в природе никогда не наблюдается тех количеств особей любого вида животных и растений, которые можно было бы ожидать. Значительная часть потомства гибнет по различным причинам. Дарвин делает заключение, что перенаселение является основной (хотя и не единственной) причиной возникновения между организмами борьбы за существование . В понятие «борьба за существование» он вкладывает широкий и метафорический смысл. В «Происхождении видов» Дарвин пишет: «Я должен предупредить, что применяю этот термин в широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь одной особи, но и успех ее в оставлении после себя потомства». Борьба организмов происходит как между собой, так и с физико-химическими условиями среды. Она может носить характер непосредственных столкновений между организмами или, что наблюдается чаще, косвенных конфликтов. Конкурирующие организмы могут даже не соприкасаться друг с другом и тем не менее находиться в состоянии ожесточенной борьбы (например, ель и растущая под ней кислица).
К факторам, ограничивающим численность видов (это значит вызывающим борьбу за существование), Дарвин относит количество пиши, наличие хищников, различные заболевания и неблагоприятные климатические условия. Эти факторы могут влиять на численность видов непосредственно и косвенно, через цепь сложных взаимоотношений. Очень большую роль в ограничении численности видов играют взаимные противоречия между организмами. Например, проросшие семена погибают чаще всего оттого, что проросли на почве, уже густо заросшей другими растениями. Эти противоречия принимают особенно острый характер в тех случаях, когда вопрос идет о взаимоотношениях между организмами, обладающими сходными потребностями и близкой организацией. Поэтому борьба за существование между видами одного рода жестче, чем между видами разных родов. Еще напряженнее противоречия между особями одного и того же вида (внутривидовая борьба).
Естественным результатом противоречий между организмами и внешней средой является истребление части особей видов (элиминация ). Борьба за существование, таким образом, и есть элиминирующий фактор.
Если часть особей каждого вида погибает в борьбе за существование, то остальные оказываются способными преодолеть неблагоприятные условия. Возникает вопрос: почему же одни особи гибнут, а другие выживают?
В каждом отдельном случае причины различны. Но это явление подчиняется общим закономерностям. В результате постоянно осуществляющейся изменчивости особей в популяции каждого вида возникает неоднородность, следствием которой является неравноценность особей по отношению к среде, т. е, их биологическая разнокачественность. Таким образом, одни особи или их группы более соответствуют среде по сравнению с другими, что обеспечивает им успех в борьбе за существование. В результате особи, наиболее соответствующие среде (наиболее приспособленные), выживают, а менее приспособленные гибнут.
Отбор происходит непрерывно на протяжении бесконечного ряда следующих друг за другом поколений и сохраняет, главным образом, те формы, которые в большей мере соответствуют данным условиям. Естественный отбор и элиминация части особей вида неразрывно связаны между собой и являются необходимым условием эволюции видов в природе.
Схема действия естественного отбора в системе вида по Дарвину сводится к следующему:
- Изменчивость свойственна любой группе животных и растений, и организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях.
- Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того числа, которое может найти пропитание и выжить. Тем не менее, поскольку численность каждого вида в естественных условиях постоянна, следует предполагать, что большая часть потомства гибнет. Если бы все потомки какого-либо вида выживали и размножались, то весьма скоро они вытеснили бы все другие виды на земном шаре.
- Поскольку рождается больше особей, чем может выжить, происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и место обитания. Это может быть активная борьба не на жизнь, а на смерть, или менее явная, но не менее действенная конкуренция, как, например, при переживании растениями засухи или холода.
- Среди множества изменений, наблюдающихся у живых существ, одни облегчают выживание в борьбе за существование, другие же приводят к тому, что их обладатели гибнут. Концепция «выживания наиболее приспособленных» представляет собой ядро теории естественного отбора.
- Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом «удачные» изменения передаются последующим поколениям. В результате каждое следующее поколение оказывается все более приспособленным к среде обитания; по мере изменения среды возникают дальнейшие приспособления. Если естественный отбор действует на протяжении многих лет, то последние отпрыски могут оказаться настолько несхожими со своими предками, что их можно будет выделить в самостоятельный вид.
Может также случиться, что некоторые члены данной группы особей приобретут одни изменения и окажутся приспособленными к окружающей среде одним способом, тогда как другие ее члены, обладающие другим комплексом изменений, окажутся приспособленными иначе; таким путем от одного предкового вида при условии изоляции подобных групп может возникнуть два и более видов.
1. Наследственность - свойство организмов передавать особенности строения и
жизнедеятельности из поколения в поколение.
2. Материальные основы наследственности -хромосомы и гены, в которых хранится информация о признаках организма. Передача генов и хромосом из поколения в поколение
благодаря размножению. Развитие дочернего организма из одной клетки - зиготы
или группы клеток материнского организма в процессе размножения. Локализация в
ядрах клеток, участвующих в размножении, генов и хромосом, определяющих
сходство дочернего организма с материнским.
3. Наследственность - фактор эволюции, основа сходства родителей и потомства, особей одного вида.
4. Изменчивость - общее свойство всех организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.
5. Виды изменчивости: ненаследственная (мо-дификационная) и наследственная (комбинативная, мутационная).
6. Ненаследственные изменения не связаны с изменениями
генов и хромосом, не передаются по наследству, возникают под влиянием факторов
внешней среды, исчезают со временем. Проявление сходных модификационных
изменений у всех особей вида (например, на холоде у лошадей шерсть становится
гуще). Исчезновение модификационных изменений при прекращении действия фактора,
вызвавшего данное изменение (загар зимой исчезает, при ухудшении условий
мо-дификационной изменчивости: появление загара летом, увеличение массы тела
животных при хорошем кормлении и содержании, развитие определенных групп мышц
при занятиях спортом.
7. Наследственные изменения обусловлены изменениями
генов и хромосом, передаются по наследству, различаются у особей в пределах
одного вида, сохраняются в течение всей жизни особи.
8. Комбинативная изменчивость. Проявление
комбинативной изменчивости при скрещивании, ее обусловленность появлением новых
комбинаций (сочетаний) генов у потомства. Источники комбина-тивной
изменчивости: обмен участками между гомологичными хромосомами, случайное
сочетание половых клеток при оплодотворении и образовании зиготы. Разнообразные
сочетания генов - причина перекомбинации (нового сочетания) родительских
признаков у потомства.
9. Мутации - внезапно возникающие стойкие изменения
генов или хромосом. Результат мутаций - появление новых признаков у дочернего
организма, которые отсутствовали у его родителей, например коротконогость у
овец, отсутствие оперения у кур, альбинизм (отсутствие пигмента). Полезные,
вредные и нейтральные мутации. Вред большинства мутаций для организма
вследствие проявления новых признаков, не соответствующих среде его обитания.
10. Наследственная изменчивость - фактор эволюции.
Появление новых признаков у организмов и их многообразие - материал для
действия естественного отбора, сохранения особей с изменениями,
соответствующими среде обитания, формирования приспособленности организмов к
изменяющимся условиям внешней среды.
2. Естественные и искусственные экосистемы, их особенности.
1. Экосистема - совокупность живых организмов разных видов, связанных между собой
и с компонентами неживой природы обменом веществ и превращениями энергии на
определенном участке биосферы.
2. Структура экосистемы:
Видовая - число обитающих в экосистеме видов и
соотношение их численности. Пример: произрастание в хвойном лесу около 30 видов
растений, в дубовом лесу - 40-50 видов, на лугу - 30- 50 видов, во влажном
тропическом лесу - свыше 100 видов;
Пространственная - размещение организмов в
вертикальном (ярусность) и горизонтальном (мозаичность) направлениях. Примеры:
наличие в широколиственном лесу 5-6 ярусов; различия в составе растений на
опушке и в чаще леса, на сухих и увлажненных участках.
3. Компоненты сообщества: абиотические и биотические.
Абиотические компоненты неживой природы - свет, давление, влажность, ветер,
рельеф, состав почвы и др. Биотические компоненты: организмы - производители,
потребители и разрушители.
4. Производители - растения и некоторые бактерии,
создающие органические вещества из неорганических с использованием энергии
солнечного света.
5. Потребители - животные, некоторые растения и
бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами и использующие
6. Разрушители - грибы и некоторые бактерии,
разрушающие органические вещества до неорганических, питающиеся трупами,
растительными остатками.
7. Круговорот веществ и превращения энергии -
необходимое условие существования любой экосистемы. Перенос веществ и энергии в
цепях питания в экосистеме.
8. Устойчивость экосистем. Зависимость устойчивости
экосистем от числа обитающих в них видов и длины цепей питания: чем больше
видов, цепей питания, тем устойчивее экосистема от круговорота веществ.
9. Искусственная экосистема - созданная в результате
деятельности человека. Примеры искусственных экосистем: парк, поле, сад,
10. Отличия искусственной экосистемы от естественной:
Небольшое число видов (например, пшеница и некоторые
виды сорных растений на пшеничном поле и связанные с ними животные)
Преобладание организмов одного или нескольких видов
(пшеница в поле);
Короткие цепи питания из-за небольшого числа видов;
Незамкнутый круговорот веществ вследствие
значительного выноса органических веществ и изъятия их из круговорота в виде
Невысокая устойчивость и неспособность к
самостоятельному существованию без поддержки человека.
БИЛЕТ№12
