§58. Естественный отбор и его формы

Определения и обозначения

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их приспособленность в данных условиях. Такие особи чаще оставляют потомство, поэтому полезные признаки постепенно распространяются в популяции. Это основное объяснение того, как среда направляет эволюционные изменения.

Движущий отбор — форма отбора, при которой после изменения условий преимущество получает один из крайних вариантов признака. В результате среднее значение признака в популяции смещается в сторону этого варианта. Понятие помогает понять, почему популяция постепенно меняется в одном направлении.

Стабилизирующий отбор — отбор, сохраняющий особей со средним значением признака и устраняющий крайние отклонения. Он характерен для относительно постоянных условий, в которых уже сложилась эффективная норма. Благодаря ему признак длительное время остаётся близким к среднему значению.

Разрывающий, или дизруптивный, отбор — форма отбора, при которой преимущество получают оба крайних варианта, а промежуточный оказывается менее приспособленным. Это бывает в неоднородной среде, где разные участки или ресурсы подходят разным особям. Такая форма может усиливать различия внутри одной популяции.

Как это устроено

Наследственная изменчивость создаёт различия между особями одной популяции: они могут отличаться окраской, размером, скоростью или устойчивостью. Часть этих различий передаётся потомству, потому что связана с генотипом. Без наследуемых вариантов отбору было бы нечего закреплять, поэтому изменчивость служит исходным материалом эволюции.

Ресурсы среды ограничены: не всем организмам хватает пищи, убежищ или мест для размножения. Поэтому особи с разной приспособленностью выживают и оставляют неодинаковое число потомков. Если полезный признак наследуется, он чаще встречается у следующего поколения, а его носители получают относительное преимущество.

Направление отбора зависит от условий среды, а не от заранее поставленной цели. Когда температура, влажность, освещённость или доступная пища меняются, прежний редкий вариант может оказаться более выгодным. Тогда он чаще передаётся потомкам, и распределение признака в популяции постепенно сдвигается.

При стабилизирующем отборе условия долго остаются похожими, поэтому уже сложившееся среднее значение признака обеспечивает наилучшее выживание. Слишком малое или слишком большое значение может мешать питанию, развитию или размножению. В результате крайние варианты встречаются реже, хотя наследственная изменчивость полностью не исчезает.

Разрывающий отбор возникает, когда в одной среде существуют разные условия или источники ресурсов. Один крайний вариант лучше использует одну возможность, другой крайний вариант — другую, а промежуточные особи не получают достаточного преимущества ни в одной из них. Поэтому различия между группами могут усиливаться, и популяция становится более неоднородной по данному признаку.

Формы естественного отбора

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, постоянна ли среда или в ней есть разные условия. Затем выясните, какой вариант признака успешнее: крайний, средний или оба крайних. Последний столбец помогает проверить рассуждение на конкретном примере.

Разбор задач

Задача 1

У насекомых в потемневшей среде чаще выживают и оставляют потомство особи с более тёмной окраской. Нужно определить форму отбора и объяснить результат. Ключ к решению — сопоставить изменение среды с тем, какой вариант признака получил преимущество.

1. Среда стала темнее, поэтому светлые насекомые заметнее для хищников.
2. Тёмная окраска является крайним вариантом и лучше маскирует насекомых в новых условиях.
3. Тёмные особи чаще выживают и размножаются, поэтому их наследственный вариант встречается в популяции всё чаще.

Ответ: это движущий отбор. Он смещает окраску популяции в сторону более тёмного варианта, потому что именно он оказался выгодным после изменения среды.

Задача 2

У новорождённых млекопитающих особи с очень малой и очень большой массой чаще погибают, чем особи со средней массой. Нужно определить форму отбора и назвать устраняемые варианты. Здесь важно сравнить успех крайних и среднего значений признака.

1. Очень малая масса может означать слабое развитие, а слишком большая — осложнять рождение или первые этапы жизни.
2. Средняя масса обеспечивает более высокую вероятность выживания в данных условиях.
3. Поскольку крайние варианты реже доживают до размножения, их доля среди потомков уменьшается.

Ответ: это стабилизирующий отбор. Он поддерживает среднюю массу и устраняет крайние варианты — очень малую и очень большую массу.

Задача 3

В неоднородной среде живут мелкие и крупные особи одного вида, использующие разные источники пищи. Особям промежуточного размера приходится конкурировать за ограниченный ресурс. Нужно определить форму отбора и предсказать изменение распределения признака.

1. Мелкий размер выгоден при использовании одного источника пищи, а крупный — другого.
2. Оба крайних варианта получают преимущества, тогда как промежуточные особи не имеют отдельного ресурса и сильнее конкурируют.
3. Со временем доля мелких и крупных особей может увеличиться, а доля промежуточных — уменьшиться.

Ответ: возможен разрывающий отбор. Распределение признака станет более двугорбым: крайние варианты будут встречаться чаще, а промежуточные — реже.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать, что отбор целенаправленно создаёт нужные признаки. Так думают, потому что приспособление выглядит полезным и «запланированным», но варианты возникают независимо от потребностей организма. Проверка: спросите себя, был ли наследственный вариант до действия отбора.

Ошибка 2. Смешивать естественный отбор с выживанием отдельной особи. Выжить недостаточно: нужно ещё оставить потомство и передать ему наследственные признаки. Проверка: учитывайте не только жизнь организма, но и его вклад в следующее поколение.

Ошибка 3. Называть любой отбор движущим. Такая ошибка появляется, если не определить, какой вариант получает преимущество. Проверка: один крайний вариант означает движущий отбор, средний — стабилизирующий, оба крайних — разрывающий.

Ошибка 4. Считать, что стабилизирующий отбор полностью прекращает изменчивость. Он лишь уменьшает долю крайних вариантов в конкретных условиях, но наследственные различия сохраняются. Проверка: отделяйте изменение частот признаков от полного исчезновения разнообразия.

Связь с другими темами

Для понимания естественного отбора нужны знания о наследственной изменчивости, генотипе и фенотипе. Также важно помнить, как организмы размножаются и передают признаки потомству. Эти темы объясняют, откуда берутся различия и почему они могут сохраняться в поколениях.

Естественный отбор связан с приспособленностью организмов и эволюцией популяций. Он показывает, каким образом полезные особенности становятся распространёнными и как формируются адаптации. Изменение условий среды может менять направление и форму отбора.

Что запомнить

• Естественный отбор действует на наследственные различия между особями.
• Особи с разной приспособленностью оставляют неодинаковое число потомков.
• Движущий отбор поддерживает один крайний вариант и смещает признак.
• Стабилизирующий отбор поддерживает средний вариант признака.
• Разрывающий отбор может поддерживать оба крайних варианта.
• Форма отбора зависит от условий среды и распределения вариантов признака.