"Биология. Биологические системы и процессы (профильный уровень) ", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Естественный отбор — процесс, при котором особи с наследственными особенностями, полезными в конкретных условиях, чаще выживают и оставляют потомство. Благодаря этому соотношение вариантов признаков в популяции меняется из поколения в поколение. Отбор не создаёт нужные признаки и не действует по заранее заданному плану: он влияет на уже существующие различия. Его результат зависит от среды, а приспособленность всегда относительна.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей, обладающих наследственными признаками, которые повышают их приспособленность к условиям среды. Иными словами, носители одних вариантов чаще оставляют потомство, чем носители других. Это понятие помогает объяснить, почему наследственные признаки в популяции со временем становятся более или менее распространёнными.
Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды, влияющих на их выживание и размножение. Это не только прямое соперничество: значение имеют также хищники, болезни, температура и доступность пищи. Понятие помогает понять, откуда берутся различия в шансах особей оставить потомство.
Приспособленность — соответствие наследственных особенностей организма условиям среды, повышающее его шансы оставить потомство. Например, окраска может помогать маскироваться на определённом фоне, но быть бесполезной на другом. Это понятие позволяет оценить значение признака не само по себе, а в конкретной обстановке.
Стабилизирующий, движущий и разрывающий отбор — формы отбора, различающиеся тем, какие варианты признака получают преимущество при постоянстве или изменении среды. Стабилизирующий сохраняет средний вариант, движущий сдвигает преобладающее значение, а разрывающий поддерживает крайние варианты. Различение этих форм помогает предсказать направление изменений признака в популяции.
Сначала наследственная изменчивость создаёт различия между особями популяции: например, они могут отличаться окраской, размером или устойчивостью к холоду. Эти различия возникают не потому, что организмам заранее нужны новые свойства, а как результат появления и передачи наследственных вариантов. Условия среды ограничивают возможности выживания: пищи и мест для размножения может не хватать, а особям могут угрожать хищники или болезни. Поэтому носители разных признаков оказываются в неодинаковом положении.
Само наличие признака ещё не означает, что он повлияет на отбор: важен его эффект в конкретной обстановке. Если одна окраска помогает насекомому скрываться на почве, птицы реже его замечают, и вероятность дожить до размножения может возрасти. Однако преимущество не гарантировано вне этой среды: на другом фоне та же окраска способна сделать насекомое заметнее. Отбор проявляется через различия в выживании и размножении особей, а не через оценку признака отдельно от его носителя.
Если носители определённого наследственного варианта чаще оставляют жизнеспособное потомство, этот вариант с большей вероятностью перейдёт в следующее поколение. Потомки не обязательно будут точными копиями родителей, но наследственные особенности могут передаваться им. При повторении такого различия на протяжении поколений доля варианта в популяции может увеличиваться. Поэтому эволюционные изменения описывают не как перемену отдельной особи, а как изменение соотношения вариантов в популяции.
При относительно постоянных условиях средний вариант может оказаться выгоднее крайних: тогда действует стабилизирующий отбор. Он не делает признак абсолютно неизменным, но поддерживает его значение в определённых пределах. Если условия меняются и один из крайних вариантов становится выгоднее, движущий отбор постепенно смещает преобладающее значение признака. Если же преимущество получают оба крайних варианта, а средний оказывается менее успешным, действует разрывающий отбор.
В каждом случае отбор действует на фенотипы — наблюдаемые особенности отдельных организмов, сформированные наследственностью и условиями развития. Но эволюционный результат возникает на уровне популяции, потому что меняются доли наследственных вариантов среди её особей. У этого процесса нет заранее установленной цели: среда не «заказывает» нужный признак, а создаёт условия, при которых одни уже существующие варианты успешнее других. Если условия вновь изменятся, изменится и направление преимущества.
| Форма отбора | Условия среды | Какие варианты признака получают преимущество | Возможный результат |
|---|---|---|---|
| Стабилизирующий | Относительно постоянные условия | Средний вариант; крайние менее успешны | Среднее значение сохраняется, доля крайних вариантов уменьшается |
| Движущий | Условия меняются в определённом направлении | Один из крайних вариантов | Преобладающее значение признака сдвигается |
| Разрывающий | Условия неоднородны или меняются так, что средний вариант невыгоден | Крайние варианты признака | Средний вариант становится реже, крайние сохраняются или учащаются |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала выясни, какие условия среды действуют и как они влияют на разные варианты признака. Затем определи, преимущество получает средний вариант, один из крайних или оба крайних. Наконец, свяжи это преимущество с ожидаемым изменением распределения признака в популяции.
Задача 1. В популяции насекомых есть наследственные различия в окраске. На тёмной почве птицы чаще замечают светлых особей. Нужно определить, кто будет чаще оставлять потомство. Рассуждаем от наследственного признака к его влиянию на выживание и размножение.
Ответ: чаще будут оставлять потомство тёмные особи, если их окраска наследуется и помогает им оставаться незаметными на этой почве. Дело не в том, что тёмная окраска всегда лучше, а в её преимуществе именно при данных условиях.
Задача 2. У новорождённых животных очень малая и очень большая масса связаны с более высокой смертностью, чем средняя. Нужно назвать форму отбора и предсказать изменение распределения массы. Решение основано на сравнении успеха среднего и крайних вариантов.
Ответ: это стабилизирующий отбор. Он поддерживает средний вариант признака, потому что носители крайних значений в этих условиях реже доживают до размножения.
Задача 3. После длительного изменения среды среднее значение наследуемого признака в популяции сдвинулось. Нужно объяснить возможный механизм и показать, почему это не целенаправленное изменение отдельных организмов. Важно проследить последовательность событий на уровне поколений.
Ответ: так мог действовать движущий отбор. Отдельные особи не меняли признак намеренно: менялись доли наследственных вариантов в популяции.
Ошибка — считать, что организмы изменяются, потому что им это необходимо. Так думают, когда принимают результат отбора за его цель, но отбор не создаёт нужных признаков: он влияет на уже имеющиеся наследственные различия. Проверь себя вопросом: существовал ли вариант признака до того, как он стал полезен? Если нет, нельзя объяснять его появление потребностью организма.
Ошибка — сводить естественный отбор только к выживанию. Такое представление возникает, если не учитывать, что эволюционный результат связан с передачей наследственных особенностей потомству. Проверь рассуждение: кто не только выжил, но и оставил жизнеспособное потомство? Без ответа на этот вопрос оценка успеха отбора неполна.
Ошибка — считать, что отбор действует на популяцию как на единый организм. Поскольку изменения заметны в популяции, легко упустить, что различия в успехе возникают между отдельными особями. Проверь себя: какие особи выживают и размножаются чаще, и какие варианты они передают потомкам? Именно накопление таких различий меняет популяцию.
Ошибка — считать приспособленность абсолютным преимуществом. Один и тот же признак может быть полезным в одной среде, нейтральным или вредным в другой. Ошибку допускают, когда оценивают признак без описания условий. Проверь себя: указаны ли среда и влияние признака на размножение? Если условия изменились, прежнее преимущество нужно оценить заново.
Для понимания отбора нужны знания о наследственной и модификационной изменчивости, наследовании признаков и популяции как элементарной единице эволюции. Наследственная изменчивость поставляет различия, а понятие популяции помогает увидеть, где накапливается эволюционный результат. Борьба за существование объясняет, почему у особей неодинаковы шансы выжить и размножиться. Естественный отбор связывает эти различия с изменением популяций; это пригодится при изучении адаптаций, видообразования, эволюции популяций и искусственного отбора.
Почему естественный отбор не может сформировать признак, которого ещё нет в популяции?
Отбор действует на наследственные варианты, которые уже есть у особей, и влияет на то, сколько потомства они оставляют. Новые варианты возникают благодаря наследственной изменчивости, а не потому, что отбору понадобился определённый признак.
Чем приспособленность отличается от простого выживания?
Приспособленность связана не только с тем, доживёт ли особь до размножения, но и с количеством жизнеспособного потомства. Выжившая особь, не оставившая потомков, не передаст свои наследственные особенности следующему поколению.
На кого действует отбор — на отдельный организм или на популяцию?
Различия в выживании и размножении возникают между отдельными организмами с разными фенотипами. Но эволюционный результат — изменение долей наследственных вариантов — заметен в популяции на протяжении поколений.
Как отличить движущий отбор от стабилизирующего?
При стабилизирующем отборе преимущество получает средний вариант признака, а крайние варианты встречаются реже. При движущем преимущество одного из вариантов сдвигает преобладающее значение признака в определённую сторону.
Почему полезный признак в одних условиях может оказаться невыгодным в других?
Польза признака определяется тем, как он влияет на выживание и размножение в конкретной среде. Если условия меняются, прежнее преимущество может исчезнуть или превратиться в недостаток.
§9. Естественный отбор
