§ 55. Эволюционное учение Ч. Дарвина

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомству. Она создаёт варианты признаков, на которые может действовать естественный отбор. Если наследуемых различий нет, отбору нечего менять в популяции.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, возникающих из-за ограниченности ресурсов и высокой плодовитости организмов. Это не обязательно прямое столкновение: борьбой становятся также конкуренция за пищу, воду, убежище или свет и воздействие засухи либо холода. В таких условиях не все особи оставляют потомство.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными особенностями, повышающими их приспособленность к среде. Отбор не действует по заранее заданному плану: различия в успехе размножения возникают в конкретных условиях. Из-за этого некоторые наследственные варианты со временем встречаются чаще.

Приспособленность — соответствие особенностей организма условиям его жизни, повышающее шансы выжить и оставить потомство. Она может выражаться в окраске, строении, поведении или особенностях работы организма. Приспособленность относительна: признак полезен не сам по себе, а в определённой среде.

Как это устроено

Многие организмы производят больше потомков, чем может выжить и размножиться. Если бы все они сохранялись, численность поколений быстро росла бы, но количество пищи, воды, места и других ресурсов ограничено. Поэтому между организмами возникает конкуренция, а часть потомков погибает или не оставляет потомства. Именно разница между потенциальным количеством потомков и реальными возможностями среды создаёт условия для борьбы за существование.

Даже особи одного вида обычно не полностью одинаковы: они могут различаться размером, окраской, устойчивостью к холоду или способностью добывать пищу. Некоторые различия наследуются, поэтому могут проявиться и у потомков. Если бы все варианты признаков были одинаковыми или различия не передавались потомству, поколение не отличалось бы от предыдущего по наследуемым особенностям. Значит, наследственная изменчивость необходима как материал, на котором отбор может изменить состав популяции.

Борьба за существование имеет несколько форм, потому что организм зависит и от других живых существ, и от неживой природы. Внутривидовая конкуренция возникает между особями одного вида, которым нужны одинаковые ресурсы; например, молодые деревья затеняют друг друга. Межвидовая борьба связана с взаимодействиями разных видов: хищник охотится на добычу, а растения разных видов могут конкурировать за свет. Наконец, мороз, засуха или недостаток кислорода ограничивают выживание независимо от конкурентов.

При изменении условий разные наследственные варианты могут давать неодинаковое преимущество. Например, после смены фона среды насекомых одной окраски хищникам труднее заметить, поэтому такие насекомые в среднем чаще выживают и размножаются. Их потомки с большей вероятностью наследуют соответствующий вариант окраски. Так естественный отбор меняет не отдельную особь, а частоту наследственных признаков в популяции.

Если преимущество сохраняется на протяжении многих поколений, полезные в данных условиях наследственные изменения могут накапливаться. В результате популяция становится лучше приспособленной к своей среде, хотя это не означает, что каждый организм идеален. Популяции одного вида могут постепенно приобретать разные особенности, особенно если долго живут в разных условиях. Длительное расхождение изменений может способствовать возникновению новых видов, поэтому эволюция обычно рассматривается как постепенный процесс.

Формы борьбы за существование

Таблица помогает определить форму борьбы по участникам или причине взаимодействия, а затем связать её с возможным влиянием на отбор. В каждом случае выживание и размножение могут зависеть от наследственных различий между организмами. Однако сама форма борьбы не гарантирует, что конкретный признак обязательно станет полезным: это зависит от условий.

Разбор задач

Задача 1. У растений одного вида на густо заселённом участке не всем хватает света и воды. Нужно определить форму борьбы за существование. Сначала выясним, кто конкурирует: в условии названы растения одного вида, а не представители разных видов. Затем установим причину: им не хватает общих ограниченных ресурсов, необходимых для роста и размножения.

1. Определяем участников: это особи одного вида.
2. Находим ограниченные ресурсы: растениям не хватает света и воды.
3. Соотносим участников с формой борьбы: конкуренция между особями одного вида называется внутривидовой.

Ответ: возникает внутривидовая борьба за существование. Если наследственные особенности помогают отдельным растениям получать больше света или переносить недостаток воды, они могут повысить вероятность оставить потомство.

Задача 2. У двух видов птиц совпадают места гнездования и часть кормовых ресурсов. Требуется назвать возникающую форму борьбы и объяснить её значение. Здесь важно не то, что обе стороны — птицы, а то, что они принадлежат к разным видам. Общие места гнездования и пища ограничены, поэтому использование ресурса одним видом может уменьшать его доступность для другого.

1. Устанавливаем участников взаимодействия: это два разных вида птиц.
2. Определяем причину: виды используют часть одних и тех же ограниченных ресурсов.
3. Называем форму и последствие: это межвидовая борьба, которая может влиять на выживание и число потомков каждого вида.

Ответ: возникает межвидовая борьба за места гнездования и корм. Если различия в способах добычи пищи или выборе мест помогают некоторым особям успешнее размножаться, отбор может поддерживать такие наследственные особенности.

Задача 3. У насекомых есть наследственные различия в окраске. После изменения среды особи одной окраски чаще выживают и оставляют потомство. Нужно проследить, как это повлияет на популяцию. Само изменение среды не заставляет насекомых целенаправленно менять цвет: варианты окраски уже присутствуют, а условия меняют их относительную полезность.

1. Отмечаем исходное условие: окраска различается и передаётся по наследству.
2. Сравниваем успех: после изменения среды носители одной окраски чаще выживают и размножаются.
3. Делаем вывод о поколениях: их наследственный вариант чаще передаётся потомкам, поэтому его частота в популяции может вырасти.

Ответ: происходит естественный отбор. Через несколько поколений окраска, повышающая успех в новых условиях, может стать более распространённой, если преимущество сохраняется и признак наследуется.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что организмы изменяются потому, что им это необходимо. Так рассуждают, потому что легко перепутать полезный результат с причиной появления признака. Изменения не возникают целенаправленно: отбор действует на уже имеющиеся наследственные различия. Проверьте себя вопросом: существовал ли вариант признака до того, как он стал полезен?

Ошибка: смешивать борьбу за существование с естественным отбором. Эти понятия связаны, но обозначают разные процессы: борьба создаёт условия конкуренции и неодинакового успеха, а отбор приводит к изменению состава популяции. Их путают, когда называют любое столкновение организмов отбором. Для проверки разделите цепочку на условия борьбы и результат для наследственных признаков.

Ошибка: полагать, что отбор всегда выбирает самых сильных. Сила может быть преимуществом в одной ситуации, но бесполезной или даже затратной в другой. Успех зависит от конкретной среды и может определяться окраской, устойчивостью, поведением или другими особенностями. Проверьте, помогает ли признак именно выжить и оставить потомство в описанных условиях.

Ошибка: считать, что отдельная особь эволюционирует за время жизни. Особь может расти, менять состояние или приобретать ненаследуемые особенности, но эволюционное изменение касается популяции. Такое заблуждение появляется, если не различать развитие организма и смену поколений. Для проверки спросите, изменились ли наследственные признаки и их частота у потомков популяции.

Связь с другими темами

Для понимания учения Дарвина нужны понятия вида и популяции: популяция объединяет особей одного вида, живущих на общей территории и способных размножаться. Также важно различать наследственность и изменчивость, потому что отбор действует на различия, передающиеся потомкам. Знание размножения помогает понять, почему успех оценивают не только по выживанию, но и по числу оставленных потомков.

Идеи Дарвина помогают объяснить, как формируются адаптации и почему популяции изменяются при смене условий. При изучении видообразования можно проследить, как накопление различий между популяциями приводит к их расхождению. Современные представления об эволюции дополняют эту картину знаниями о наследственности и источниках изменчивости.

Что запомнить

• Для естественного отбора необходима наследственная изменчивость.
• Ограниченность ресурсов при высокой плодовитости приводит к борьбе за существование.
• Борьба за существование бывает внутривидовой, межвидовой и связанной с условиями среды.
• Естественный отбор — преимущественное размножение особей с полезными в данных условиях наследственными особенностями.
• Приспособленность относительна: она зависит от среды.
• Эволюционные изменения накапливаются в популяциях на протяжении поколений.