62. Факторы эволюции

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — возникновение различий между особями, которые могут передаваться потомкам. Такие различия связаны с изменениями или сочетаниями наследственного материала. Они нужны эволюции как исходный материал для действия отбора.

Борьба за существование — взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой из-за ограниченности ресурсов. Она может проявляться как конкуренция, хищничество или сопротивление холоду, засухе и болезням. Именно поэтому не все особи одинаково успешно выживают и размножаются.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с полезными наследственными признаками. Эти признаки чаще встречаются у потомков таких организмов. Отбор постепенно изменяет состав популяции.

Изоляция — возникновение препятствий для скрещивания между группами организмов. Изолированные группы меньше обмениваются наследственными признаками. Поэтому их различия могут накапливаться и со временем привести к образованию новых видов.

Как это устроено

Разнообразие признаков в популяции возникает благодаря мутациям и новым сочетаниям наследственного материала. Мутация изменяет участок наследственного материала, а при половом размножении признаки родителей соединяются в новых комбинациях. Большинство таких различий не даёт заметного преимущества или оказывается неблагоприятным, но иногда признак помогает выжить. Если он наследуется, то может передаваться следующим поколениям.

Ресурсы среды всегда ограничены: на всех организмов может не хватать пищи, воды, убежищ или пространства. При этом организмы одного вида способны быстро размножаться, поэтому потенциальных потребителей становится больше. Возникает борьба за существование — не обязательно прямая, а часто скрытая конкуренция или воздействие условий среды. В результате особи с разными признаками имеют неодинаковые шансы дожить до размножения.

Естественный отбор начинается с наследственных различий, а борьба за существование проверяет их полезность в конкретной среде. Если признак повышает вероятность выживания или размножения, его носители в среднем оставляют больше потомков. Через поколения доля соответствующего наследственного варианта увеличивается. Так отбор изменяет не отдельную особь, а состав всей популяции.

Отбор не создаёт признаки по заранее заданной цели и не «решает», каким должен стать организм. Среда лишь создаёт условия, в которых одни уже существующие варианты оказываются выгоднее других. Признак, полезный при холоде или засухе, может стать невыгодным после потепления или увеличения влажности. Поэтому направление отбора меняется вместе с условиями жизни.

Изоляция разделяет группы и ограничивает обмен наследственными признаками между ними. В разных условиях на группы действуют мутации, случайные сочетания признаков и отбор, поэтому различия постепенно накапливаются. Если группы долго не скрещиваются, они могут утратить способность давать плодовитое потомство друг с другом. Так совместное действие изоляции и других факторов способно привести к образованию нового вида.

Основные факторы эволюции и их роль

Таблицу удобно читать слева направо: сначала выясните, как проявляется фактор, затем проследите его механизм и результат. Пример помогает связать общее определение с конкретной ситуацией. Не следует считать факторы полностью независимыми: наследственная изменчивость поставляет варианты, а отбор действует в условиях борьбы за существование.

Разбор задач

Задача 1. У потомков насекомых появились разные варианты окраски, часть которых передаётся по наследству. Назовите фактор эволюции. Нужно определить, есть ли различия между особями и могут ли они перейти к следующему поколению.

1. Отмечаем, что окраска у насекомых различается: в популяции возникло несколько вариантов признака.
2. Проверяем условие о передаче потомкам. Оно показывает, что различия связаны с наследственным материалом, а не только с условиями жизни.
3. Сопоставляем признаки с определением: появление наследуемых различий — это наследственная изменчивость.

Ответ: фактором является наследственная изменчивость. Пока в условии не говорится о конкуренции или разной выживаемости, называть естественный отбор главным ответом нельзя.

Задача 2. В засушливый год растения одного вида конкурируют за воду, а животные — за пищу. Объясните, как это повлияет на численность организмов с разными признаками. Здесь нужно связать нехватку ресурсов с последующим отбором.

1. Засуха уменьшает доступное количество воды, поэтому растения с разной устойчивостью к недостатку влаги оказываются в неодинаковых условиях.
2. Нехватка пищи усиливает конкуренцию животных; особи, которые эффективнее добывают пищу или экономнее расходуют её, получают преимущество.
3. Более приспособленные организмы чаще выживают и размножаются, если их признаки наследуются.
4. Через несколько поколений их доля может возрасти, а численность менее приспособленных форм — уменьшиться.

Ответ: борьба за существование создаёт различия в успехе выживания и размножения, а естественный отбор изменяет соотношение форм в популяции. Точный результат зависит от того, какие признаки полезны именно в условиях засухи.

Задача 3. Популяция птиц оказалась разделена горным хребтом. Через много поколений изолированные части приобрели различия и перестали скрещиваться. Нужно восстановить последовательность факторов, приведшую к образованию нового вида.

1. Горный хребет стал преградой для контактов и скрещивания, то есть возникла изоляция.
2. В каждой части популяции продолжали появляться наследственные изменения и новые сочетания признаков.
3. Разные условия по сторонам хребта по-разному влияли на выживание и размножение, поэтому действовал естественный отбор.
4. За многие поколения различия накопились, а прекращение скрещивания закрепило обособленность групп.

Ответ: изоляция разделила популяцию, затем наследственная изменчивость и естественный отбор способствовали накоплению различий. Если группы перестали давать плодовитое потомство, они стали разными видами.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что любой приобретённый за жизнь признак обязательно наследуется. Так думают, потому что признак действительно появился у организма, но его появление не доказывает изменения наследственного материала. Проверьте себя вопросом: может ли этот признак передаться потомкам через наследственный материал?

Ошибка: понимать борьбу за существование только как прямые драки. Такое представление возникает из-за буквального значения слова «борьба», хотя к ней относятся конкуренция, неблагоприятные условия и отношения хищник — жертва. Проверьте, есть ли в ситуации ограниченный ресурс или угроза выживанию.

Ошибка: считать естественный отбор сознательным выбором природы или стремлением к совершенству. На самом деле никто не планирует результат: особи с разными наследственными признаками просто неодинаково выживают и размножаются. Проверьте объяснение, заменив слова «природа выбрала» на описание конкретных условий и последствий.

Ошибка: путать отбор с приспособлением отдельной особи. Отдельный организм не меняет наследственность по желанию, а эволюционные изменения накапливаются в популяции на протяжении поколений. Проверьте, указаны ли в рассуждении потомки, наследование и изменение доли признака.

Связь с другими темами

Для понимания факторов эволюции нужны знания о наследственности, изменчивости, популяции, виде и среде обитания. Без них трудно отличить наследуемое различие от временного изменения, связанного с условиями жизни. Эти понятия образуют основу дальнейшего рассуждения.

Тема связана с размножением организмов и передачей признаков потомкам. Именно размножение позволяет полезным наследственным вариантам распространяться в популяции. Поэтому важно понимать, как признаки переходят от родителей к потомкам.

Знания о факторах эволюции понадобятся при изучении образования видов, многообразия организмов и доказательств эволюции. Они помогают объяснить, почему родственные группы постепенно расходятся и почему живые организмы приспособлены к разным условиям. Эти процессы рассматриваются на уровне популяций и видов.

Что запомнить

• Эволюция происходит в популяциях, а не в отдельных организмах.
• Наследственная изменчивость поставляет материал для эволюции.
• Ограниченность ресурсов приводит к борьбе за существование.
• Естественный отбор сохраняет признаки, повышающие выживание и размножение.
• Отбор действует в конкретных условиях среды.
• Изоляция препятствует обмену наследственными признаками между группами.
• Совместное действие факторов может привести к образованию новых видов.