"Биология. Биологические системы и процессы (углублённый уровень)", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Естественный отбор — процесс, благодаря которому наследственные признаки, помогающие организмам выживать и оставлять потомство, становятся в популяции более распространёнными. Его направление зависит от условий среды: иногда сохраняется средний вариант признака, иногда преимущество получает один крайний, а иногда — оба крайних. Эти закономерности описывают стабилизирующий, движущий и разрывающий отбор. Они помогают понять, как формируются приспособления и меняется генофонд популяций.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Естественный отбор — процесс, при котором особи с наследственными признаками, повышающими их выживаемость и размножение, оставляют больше потомства. Это не намеренный выбор организмов и не изменение отдельной особи по желанию среды. Понятие нужно, чтобы объяснить, почему наследственные варианты признаков со временем становятся в популяции более или менее распространёнными.
Стабилизирующий отбор — форма отбора, сохраняющая среднее значение признака и устраняющая крайние варианты в относительно постоянных условиях. Средний вариант оказывается успешнее, а особи с очень большими или очень малыми значениями признака чаще оставляют меньше потомства. Это понятие помогает описать сохранение сложившейся приспособленности.
Движущий отбор — форма отбора, при которой преимущество получают особи с одним из крайних вариантов признака, а среднее значение признака смещается. Причиной обычно становится изменение условий, при котором прежде невыгодный вариант начинает помогать выживать или размножаться. Термин нужен, чтобы объяснить направленное изменение признака в популяции.
Разрывающий отбор — форма отбора, при которой преимущества получают особи с крайними вариантами признака, а промежуточные формы оказываются менее приспособленными. Крайние варианты могут быть полезны в разных условиях или при использовании разных ресурсов. Это понятие позволяет объяснить, почему в популяции могут стать многочисленнее две группы с различными значениями признака.
В популяции есть наследственные различия: например, особи могут отличаться окраской, размером или формой органов. Эти различия важны, потому что среда не обеспечивает всем одинаковые шансы на выживание и размножение. Если носители одного варианта в среднем оставляют больше потомства, этот вариант чаще передаётся следующим поколениям. Так отбор меняет соотношение наследственных вариантов, а не признаки уже живущих особей.
Когда условия среды долго остаются относительно постоянными, средний вариант признака может обеспечивать более надёжную приспособленность, чем крайние. Например, слишком малое или слишком большое значение может создавать трудности при выживании. Поэтому носители крайних вариантов в среднем размножаются менее успешно. В результате среднее значение сохраняется, а разброс признака может уменьшаться — так действует стабилизирующий отбор.
Если условия меняются, соотношение преимуществ тоже может измениться. При похолодании, появлении нового источника пищи или смене других факторов один крайний вариант признака может оказаться полезнее остальных. Его носители чаще выживают и оставляют потомство, поэтому наследственный вариант становится распространённее. Среднее значение признака в популяции постепенно сдвигается в сторону этого края — это движущий отбор.
Иногда среда неоднородна: в ней есть разные типы ресурсов или условия, в которых выгодны противоположные варианты признака. Тогда особи с двумя крайними вариантами могут успешно использовать разные возможности. Промежуточным особям может не хватать преимуществ ни одного из крайних вариантов, и они оставляют меньше потомства. Поэтому доля крайних форм растёт, а промежуточных уменьшается — это разрывающий отбор.
Различать формы нужно не только по тому, меняется ли среда, но прежде всего по тому, какие особи размножаются успешнее. При стабилизирующем отборе преимущество у среднего варианта, при движущем — у одного края, при разрывающем — у обоих краёв. По этим сведениям можно предсказать, сохранится ли среднее значение, сместится ли оно или возрастёт доля крайних форм. Именно последствия для распределения признака помогают классифицировать отбор.
| Форма отбора | Какие варианты признака получают преимущество | Изменение среднего значения признака | Изменение изменчивости | Типичные условия |
|---|---|---|---|---|
| Стабилизирующий отбор | Средний вариант | Обычно сохраняется | Часто уменьшается из-за устранения крайних вариантов | Относительно постоянные условия |
| Движущий отбор | Один крайний вариант | Смещается в сторону преимущества | Распределение признака изменяется; изменчивость может сохраняться | Изменение условий среды |
| Разрывающий отбор | Оба крайних варианта | Среднее может сохраняться или терять смысл как описание двух групп | Возрастает доля крайних форм, промежуточных становится меньше | Неоднородная среда, разные типы ресурсов |
Пользуйся таблицей, начиная с вопроса: какие варианты признака успешнее выживают и размножаются? Затем сравни предполагаемый эффект на среднее значение и долю крайних форм. Условия среды помогают проверить вывод, но сами по себе ещё не определяют форму отбора.
Задача 1. У новорождённых млекопитающих особи с очень малой и очень большой массой чаще погибают, чем особи со средней массой. Определите форму отбора. Нужно сравнить успех крайних и среднего вариантов, а не просто назвать признак, который изучается. Из условия следует, что преимущество связано именно со средней массой.
Ответ: это стабилизирующий отбор. При нём доля особей с крайними значениями массы уменьшается, а средний вариант сохраняется.
Задача 2. После похолодания в популяции насекомых чаще выживают особи с более тёмной окраской. Определите форму отбора и направление изменения признака. Важно учитывать, что похолодание изменило условия, а вместе с ними изменилось преимущество вариантов. Указан успех одного варианта — более тёмной окраски.
Ответ: это движущий отбор. Направление изменения — в сторону более тёмной окраски, если различия наследуются и сохраняются преимущества в новых условиях.
Задача 3. На двух типах корма лучше выживают птицы с короткими и длинными клювами, а птицы со средней длиной клюва проигрывают. Определите форму отбора и объясните, как изменится распределение признака. В условии названы два края признака, каждый из которых связан с успехом при одном из типов корма. Промежуточный вариант уступает обоим.
Ответ: это разрывающий отбор. Распределение признака будет сильнее представлено короткоклювыми и длинноклювыми птицами, тогда как промежуточные значения станут встречаться реже.
Ошибка — считать, что естественный отбор целенаправленно изменяет признаки отдельной особи. Так думают, потому что заметные изменения организмов легко представить как ответ на потребность. На деле различия в размножении меняют частоты наследственных вариантов в популяции поколение за поколением. Проверь себя: речь идёт о смене признака у одной особи или о том, какие особи оставляют больше потомства?
Стабилизирующий и движущий отбор путают, потому что оба влияют на распределение признака. При стабилизирующем сохраняется средний вариант, а крайние устраняются; при движущем преимущество получает один крайний вариант. Чтобы проверить ответ, спроси, смещается ли среднее значение или остаётся примерно прежним. Если среднее сохраняется, это не движущий отбор.
Разрывающим отбор иногда называют любой отбор при переменах среды. Однако ключевое условие — преимущество обоих крайних вариантов при меньшем успехе промежуточных форм. Изменение условий само по себе может привести и к движущему отбору, если выгоден только один край. Проверь себя: назван ли в условии успех двух противоположных вариантов?
Ещё одна ошибка — считать, что любая полезная особи особенность обязательно закрепится. Её значение зависит от условий среды, а распространение наследственного варианта — от того, влияет ли он на выживание и размножение. Удобно представить, что условия изменились: преимущество признака может исчезнуть или перейти к другому варианту. Проверяй, сказано ли в задаче о наследуемости и преимуществе в конкретной среде.
Чтобы разбираться в формах отбора, нужно знать о наследственной изменчивости: без различий между особями отбору не на что действовать. Борьба за существование объясняет, почему ресурсы и условия среды создают неодинаковые шансы на выживание и размножение. Приспособленность показывает, насколько успешно организм существует в конкретной среде, а не вообще. Формы отбора связывают эти понятия с изменением генофонда популяций и механизмами эволюции.
Чем естественный отбор отличается от борьбы за существование?
Борьба за существование — это отношения организмов между собой и со средой, из-за которых не все особи выживают и размножаются одинаково успешно. Естественный отбор — результат этих различий: особи с некоторыми наследственными вариантами признаков оставляют больше потомства.
Почему при стабилизирующем отборе сохраняется среднее значение признака?
В относительно постоянных условиях уже сложившийся средний вариант часто обеспечивает достаточную приспособленность. Особям с крайними значениями признака может быть труднее выжить или оставить потомство, поэтому их доля уменьшается.
Может ли движущий отбор изменить признак в популяции за одно поколение?
За одно поколение доля наследственных вариантов может измениться, если носители одного крайнего признака размножаются успешнее. Однако заметное смещение среднего значения обычно формируется постепенно, через изменения в нескольких поколениях.
Какие условия могут привести к разрывающему отбору?
Он возможен, когда среда неоднородна или ресурсы представлены разными типами, и крайние варианты признака дают преимущества в разных условиях. Тогда промежуточный вариант может оказаться менее приспособленным, чем оба крайних.
Могут ли разные формы отбора сменять друг друга при изменении среды?
Да. Если меняются условия или доступные ресурсы, преимуществом могут обладать уже другие варианты признака. Поэтому одна и та же популяция в разные периоды может испытывать разные формы отбора.
10. Формы естественного отбора
