§5. Эволюция видов в природе (по Ч. Дарвину)

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомству. Например, у животных могут различаться скорость бега или густота меха, и часть таких особенностей наследуется. Это важно, потому что отбору нужны разные наследственные варианты: без них популяция не могла бы эволюционно меняться.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, возникающих из-за ограниченности ресурсов и высокой плодовитости. Она не обязательно означает прямое столкновение: конкуренция за пищу или влияние засухи тоже относятся к борьбе. Это понятие помогает объяснить, почему не все особи выживают и размножаются.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными признаками, повышающими их приспособленность. Если признак помогает оставить больше потомства, он чаще передаётся следующему поколению. Отбор связывает различия между особями с изменением популяции во времени.

Приспособленность — соответствие особенностей организма условиям среды, повышающее вероятность его выживания и размножения. Например, окраска может помогать животному оставаться незаметным в определённой местности. Приспособленность показывает, насколько успешно организм действует именно в конкретных условиях, а не является постоянной оценкой его «совершенства».

Как это устроено

Организмы обычно производят больше потомков, чем может выжить до размножения. Между тем пища, вода, убежища и места для размножения ограничены. Поэтому потомки конкурируют за ресурсы, а на их выживание влияют также хищники, паразиты, болезни и погода. Это несоответствие между высокой плодовитостью и возможностями среды создаёт борьбу за существование.

Особям одного вида не нужно быть одинаковыми: они различаются по многим признакам. Часть различий обусловлена наследственностью и передаётся потомкам, а часть может быть связана только с условиями жизни отдельного организма. Для эволюции важны именно наследуемые различия, поскольку они могут сохраняться в поколениях. Поэтому наследственная изменчивость служит материалом, на котором действует естественный отбор.

Борьба за существование бывает внутривидовой, межвидовой и связанной с неблагоприятными условиями среды. Внутри вида особи могут конкурировать за пищу, территорию или партнёра, поскольку используют сходные ресурсы и имеют похожие потребности. Между видами борьба возникает, например, когда они используют одну пищу или когда один вид охотится на другой. Засуха, холод или недостаток кислорода могут ограничивать выживание и размножение организмов даже без прямого взаимодействия с другими особями.

В одних и тех же условиях особи с разными наследственными признаками могут иметь неодинаковые шансы оставить потомство. Если определённая особенность помогает добывать пищу или избегать опасности, её носители в среднем чаще выживают и размножаются. Их потомки могут унаследовать эту особенность, поэтому со временем её доля в популяции увеличивается. Так естественный отбор меняет состав популяции, а не целенаправленно перестраивает отдельный организм.

Если наследственные изменения накапливаются в поколениях, популяция может становиться лучше приспособленной к определённым условиям. При длительном расхождении популяций и действии других эволюционных факторов это может способствовать образованию новых видов. Однако приспособление не означает, что организм подходит для любых обстоятельств: его преимущество зависит от среды. Когда условия меняются, прежде полезная особенность может перестать помогать.

Борьба за существование и её значение в эволюции

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, кто или что ограничивает выживание организмов: особи своего вида, другие виды или условия среды. Затем найдите причину борьбы и проследите, как она может повлиять на выживание и размножение. Эволюционное значение появляется тогда, когда различия между организмами наследуются и связаны с неодинаковым успехом.

Разбор задач

Задача 1. У зайцев одного вида различаются густота зимнего меха и скорость бега; часть различий наследуется. Нужно указать, какое условие для действия естественного отбора описано. Разберём, какое значение имеют сами различия и их передача потомству.

1. Сравниваем особей: они не одинаковы по густоте меха и скорости бега.
2. Проверяем, наследуются ли эти различия. В условии сказано, что часть различий передаётся потомству.
3. Следовательно, описана наследственная изменчивость — материал, на котором может действовать отбор. Само по себе различие ещё не означает, что определённый вариант окажется полезнее.

Ответ: условие для действия отбора — наследственная изменчивость признаков.

Задача 2. После засухи на острове осталось мало семян. Птицы с разной толщиной клюва получают неодинаковый доступ к пище, а толстоклювые чаще выживают и оставляют потомство. Нужно связать борьбу за существование с естественным отбором и изменением популяции.

1. Определяем причину борьбы: засуха уменьшила количество семян, то есть доступного ресурса стало не хватать всем птицам.
2. Различная толщина клюва влияет на доступ к пище. Поэтому у птиц с разными наследственными вариантами признака неодинаковы шансы выжить и размножиться.
3. Толстоклювые чаще оставляют потомство, и если особенность клюва наследуется, она может чаще встречаться в следующих поколениях.

Ответ: ограниченность пищи создаёт борьбу за существование, а естественный отбор увеличивает долю наследственного варианта, связанного с более успешным выживанием и размножением в данных условиях.

Задача 3. До применения инсектицида устойчивые насекомые встречались редко. Через несколько поколений их доля выросла. Нужно объяснить это по Дарвину и проверить утверждение, будто насекомые приобрели устойчивость потому, что она им понадобилась.

1. В популяции уже существовали различия: отдельные насекомые обладали наследственной устойчивостью, хотя встречались редко.
2. Инсектицид стал фактором среды, который ограничивал выживание неустойчивых особей сильнее, чем устойчивых.
3. Устойчивые насекомые чаще выживали и оставляли потомство. Если устойчивость передавалась потомкам, её доля росла в последующих поколениях.

Ответ: произошло распространение уже существовавшего наследственного варианта под действием естественного отбора. Неверно говорить, что потребность создала устойчивость: отбор не производит нужный признак, а меняет частоту имеющихся наследственных вариантов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что организмы изменяются именно потому, что им это необходимо. Так думают, когда путают пользу признака с причиной его появления. Отбор не создаёт нужный вариант, а сохраняет и распространяет наследственные различия. Проверьте себя: сначала найдите в условии изменчивость, а затем установите, какие варианты чаще оставляют потомство.

Ошибка: сводить борьбу за существование к прямой схватке. Такой вывод возникает из бытового значения слова «борьба». Конкуренция за ограниченную пищу и влияние засухи или холода тоже могут уменьшать шансы выжить и размножиться. Чтобы проверить себя, спросите, ограничивает ли ситуация доступ к ресурсам или успех размножения, даже если организмы не сталкиваются напрямую.

Ошибка: рассматривать преимущество отдельного признака независимо от организма. Признак оценивают по тому, как он влияет на общий успех особи в конкретной среде, а не сам по себе. Один и тот же признак может помогать в одной ситуации и не давать преимущества в другой. Проверка: уточните условия и спросите, повышает ли особенность выживание и размножение.

Ошибка: считать приспособленность абсолютной и неизменной. Её принимают за постоянное свойство, потому что приспособленные организмы кажутся идеально подходящими к среде. На деле преимущество зависит от условий, которые могут измениться. Проверьте вывод, заменив условия среды: если польза признака исчезает, приспособленность относительна.

Связь с другими темами

Для понимания дарвиновского объяснения эволюции нужны знания о наследственности и изменчивости: они позволяют отличить передающиеся различия от ненаследуемых. Также важно представлять, как размножаются организмы и почему ресурсов среды может не хватать всем потомкам. Эти знания помогают понять, откуда берётся материал эволюции и почему возникает отбор.

Тема служит основой для изучения популяций и механизмов видообразования. Она также связана с современными представлениями о движущих силах эволюции: отбор объясняет, почему наследственные варианты распространяются неодинаково. При этом эволюционные изменения оценивают на уровне популяции и ряда поколений.

Что запомнить

• Наследственная изменчивость — материал естественного отбора.
• Причина борьбы за существование — несоответствие между высокой плодовитостью организмов и ограниченностью ресурсов.
• Выделяют внутривидовую, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными условиями среды.
• Естественный отбор сохраняет особей, успешнее выживающих и размножающихся в данных условиях.
• Приспособленность формируется в поколениях и относительна.
• Эволюционные изменения затрагивают популяции, а не отдельные организмы в течение их жизни.