Учение Дарвина об эволюции видов

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живой природы. Дарвин объяснял, что виды не остаются неизменными: наследственные различия особей и естественный отбор постепенно меняют популяции, а длительное расхождение популяций может привести к появлению новых видов. Это понятие помогает связать разнообразие организмов с изменениями, происходившими в течение многих поколений.

Вид — группа организмов, сходных по строению и жизнедеятельности, способных скрещиваться и давать плодовитое потомство. Сходство помогает отнести организмы к одной группе, а способность оставлять плодовитое потомство позволяет отличать вид от просто похожих организмов. Для эволюции важно, что виды состоят из отдельных особей и популяций.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, полезными в данных условиях. Отбор не выбирает особей сознательно: в одних условиях носители признака чаще оставляют потомство, чем другие. Поэтому признак может стать распространённее в следующих поколениях.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, влияющих на их выживание и размножение. Это не только прямое столкновение, но и конкуренция за пищу, воду или место. Понятие объясняет, почему при ограниченных ресурсах не все организмы оставляют одинаковое число потомков.

Как это устроено

Особи одного вида не полностью одинаковы: у них различаются, например, размеры, окраска или скорость движения. Часть различий наследуется и может передаваться потомству; такая наследственная изменчивость создаёт материал для эволюции. Другие изменения возникают из-за условий жизни: например, загар появляется под действием солнечного света и сам по себе не передаётся детям. Если признак не наследуется, отбор не может накапливать его в поколениях.

Организмы производят много потомков, но до размножения доживает лишь часть из них. Это происходит потому, что пища, вода, убежища и места для размножения ограничены, а на организмы влияют конкуренты, хищники, болезни и погода. В результате особям приходится бороться за возможность выжить и оставить потомство. Успех зависит не только от числа потомков, но и от того, какие из них смогут размножиться.

Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида: например, два оленя могут соперничать за корм или партнёра. Межвидовая борьба возникает между разными видами, когда они используют общий ресурс; так, хищник и жертва связаны отношениями питания. Борьба с неблагоприятными условиями проявляется, когда засуха, мороз или нехватка света снижают шансы организмов выжить. Во всех случаях речь идёт о влиянии отношений и среды на выживание и размножение, а не обязательно о схватке.

Условия среды неодинаковы, поэтому полезность признака зависит от конкретной обстановки. Если наследственный признак помогает особи добывать пищу или переносить засуху, его носители могут чаще выживать и оставлять потомство. Это и есть действие естественного отбора: признак не возникает потому, что организм в нём нуждается, а уже существующие наследственные различия влияют на успех размножения. В результате вклад разных особей в следующие поколения становится неодинаковым.

На протяжении многих поколений отбор может увеличивать долю полезных наследственных признаков, и популяция становится лучше приспособленной к определённым условиям. Если популяции оказываются изолированы и живут в разных условиях, их наследственные изменения могут накапливаться по-разному. Со временем различия становятся значительными, а скрещивание между группами может прекратиться или перестать давать плодовитое потомство. Так длительное расхождение популяций способно привести к образованию новых видов, но оно не является целенаправленным процессом.

Факторы и результаты эволюции по Дарвину

Читайте таблицу как цепочку: изменчивость создаёт различия, условия жизни влияют на успех особей, а отбор меняет популяцию. Приспособленность и новые виды — возможные результаты длительного накопления изменений, а не мгновенный итог одного события.

Разбор задач

Задача 1. У зайцев одного вида различаются окраска и скорость бега. Определите, какие различия могут передаваться потомству и почему.

1. Сначала выясним, от чего зависит каждое различие: от наследственных особенностей или только от условий жизни конкретного зайца.
2. Если окраска или особенности, влияющие на скорость бега, обусловлены наследственными различиями, они могут передаться потомству. Если скорость изменилась, например, из-за тренировки или травмы, такое изменение само по себе не обязательно наследуется.
3. Следовательно, нельзя заранее объявить все различия наследственными. Для вывода нужно установить их происхождение; отбор действует именно на наследуемые варианты.

Ответ. Потомству могут передаваться наследственные различия окраски и скорости бега, но не изменения, возникшие только из-за индивидуальных условий жизни или травмы.

Задача 2. В засушливой местности растения с более глубокими корнями чаще оставляют потомство. Объясните это с позиций учения Дарвина.

1. Засуха ограничивает доступную воду, поэтому растения конкурируют за ресурс и сталкиваются с неблагоприятными условиями среды.
2. Если глубина корней различается и эта особенность наследуется, растения с более глубокими корнями могут чаще получать воду, выживать и размножаться.
3. Их потомки чаще получают соответствующий признак. На протяжении поколений естественный отбор может увеличить долю таких растений в популяции.

Ответ. Засуха создаёт условия борьбы за существование; наследственно более глубокие корни дают преимущество, а отбор распространяет этот признак через успешное размножение. Растения не отращивают глубокие корни просто потому, что им это понадобилось.

Задача 3. На острове оказалась изолирована группа птиц; спустя поколения её представители отличаются от материковых птиц клювом и питанием. Объясните возможный путь образования нового вида.

1. Изоляция ограничивает скрещивание островных птиц с материковыми, поэтому обмен наследственными признаками между группами ослабевает.
2. В каждой группе возникают наследственные различия. Если пища и условия острова отличаются, птицы с разными вариантами признаков могут неодинаково успешно выживать и оставлять потомство.
3. Отбор в течение многих поколений меняет популяцию: могут накапливаться отличия клюва и связанные с ним особенности питания.
4. Если различия станут настолько значительными, что группы не смогут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, можно говорить об образовании нового вида.

Ответ. Наследственная изменчивость, действие отбора в разных условиях и длительная изоляция могут привести к расхождению популяций. Изменения не возникают по заранее заданной цели: отбор сохраняет варианты, которые уже появились и помогают оставлять потомство.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать, что организм изменяется, потому что ему это необходимо. Так думают, потому что полезное изменение легко принять за намеренный ответ на потребность. Проверь себя: сначала должны существовать наследственные варианты, а отбор может изменить их распространённость через разный успех размножения.

• Ошибка — понимать борьбу за существование только как прямую схватку. Это представление возникает из-за буквального звучания слова «борьба». Проверь себя: конкуренция за пищу и влияние засухи тоже способны уменьшить выживание или число потомков.

• Ошибка — говорить, что естественный отбор изменяет отдельную особь. Так можно решить, если путать жизнь организма с изменением популяции. Проверь себя: сравни, что происходит с одной особью и какие признаки чаще встречаются у потомков популяции через несколько поколений.

• Ошибка — объявлять любое приспособление результатом отбора, не проверяя наследственность и различия в размножении. Внешне полезный признак кажется достаточным объяснением, но этого мало. Проверь себя: нужно показать, что признак наследуется и его носители в данных условиях в среднем оставляют больше потомков.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в учении Дарвина, полезно знать клеточное строение организмов, способы размножения, наследственность и изменчивость, а также понятие вида. Эти темы объясняют, откуда берутся различия и как признаки могут передаваться потомкам.

Дальше идеи естественного отбора помогут разбирать происхождение видов, доказательства эволюции, приспособления и разнообразие организмов. При изучении этих тем можно проследить, как изменения популяций на протяжении поколений связаны с общим развитием живой природы.

Что запомнить

• Особям одного вида свойственна наследственная изменчивость.
• Организмов рождается больше, чем может выжить.
• Ограниченность ресурсов ведёт к борьбе за существование.
• Естественный отбор сохраняет и распространяет полезные наследственные признаки.
• Отбор действует через различия в выживании и размножении.
• Эволюционные изменения популяций накапливаются в ряду поколений.