§ 34. Учение Ч. Дарвина о естественном отборе

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомкам и служат материалом для эволюции. Например, особи одного вида могут отличаться окраской или устойчивостью к холоду. Если различия наследуются, они могут повлиять на состав будущих поколений.

Борьба за существование — совокупность взаимоотношений организмов между собой и с условиями среды из-за ограниченности ресурсов. Это не обязательно прямое столкновение: борьбой будут и поиск пищи, и избегание хищников, и перенос засухи. Понятие помогает объяснить, почему выжить удаётся не всем потомкам.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с полезными наследственными признаками. «Полезными» называют признаки, повышающие шансы оставить потомство в определённых условиях. Благодаря отбору такие признаки могут встречаться в популяции чаще.

Приспособленность — соответствие строения, жизнедеятельности и поведения организма условиям среды. Густой мех, например, помогает сохранять тепло в холодном климате. Это понятие описывает результат отбора, но не означает, что организм заранее стремился измениться.

Как это устроено

Для действия отбора нужны различия между особями, иначе среда не будет давать одним из них преимущества перед другими. Важна именно наследственная изменчивость: потомки могут получить такие варианты признаков от родителей. Если различие возникло только в течение жизни и не передаётся дальше, оно не меняет наследственные особенности популяции. Поэтому разнообразие особей создаёт материал, на котором может действовать отбор.

Многие организмы производят больше потомков, чем способно вырасти и размножиться в данной среде. При этом количество пищи, места для жизни и других ресурсов ограничено. Из-за этого не все особи получают одинаковые возможности: им приходится конкурировать, спасаться от врагов и переносить неблагоприятные условия. Так возникает борьба за существование, даже если организмы не вступают в прямое столкновение.

В этих условиях чаще оставляют потомство особи, которым наследственные признаки дают преимущество именно в данной среде. Например, менее заметное животное хищнику проще не обнаружить, а устойчивое к холоду может пережить зиму. Такие особи не обязательно сильнее во всех отношениях: значение имеет то, насколько успешно они выживают и размножаются. Поскольку часть потомков унаследует их особенности, отбор влияет и на следующие поколения.

Если условия сохраняются достаточно долго, полезные наследственные варианты могут накапливаться и становиться распространённее. Так формируется приспособленность: особенности строения, жизнедеятельности и поведения помогают организмам существовать в определённой среде. Отбор не создаёт нужный признак по требованию, а сохраняет те варианты, которые уже возникли и оказались удачными. Поэтому эволюционные изменения происходят не мгновенно, а через ряд поколений.

У естественного отбора нет заранее поставленной цели, потому что он не является сознательным выбором. Приспособление полезно только в конкретных условиях: окраска, помогающая скрываться на снегу, может стать заметной на тёмной земле. Если среда меняется, прежнее преимущество может ослабнуть или исчезнуть. Значит, приспособленность относительна, а не является универсальным совершенством организма.

Факторы и результаты естественного отбора

В таблице показана последовательность от наследственных различий до результата отбора. Примеряй каждую строку к условиям среды: один и тот же признак не всегда полезен. Так проще отличать причину изменений от их результата.

Разбор задач

Задача 1. После применения инсектицида — вещества для уничтожения насекомых — в популяции постепенно увеличивается доля устойчивых особей. Нужно объяснить это, не предполагая, что насекомые намеренно приспособились. Разложим ситуацию на наследственные различия, действие среды и передачу признака.

1. До обработки насекомые различались по устойчивости; часть этих различий была наследственной.
2. Инсектицид стал условием среды: менее устойчивые особи чаще погибали, а устойчивые чаще выживали.
3. Выжившие насекомые размножились, и часть потомков унаследовала устойчивость.
4. После нескольких поколений доля устойчивых особей могла вырасти; это изменение состава популяции, а не целенаправленная перемена отдельного насекомого.

Ответ: инсектицид отбирает среди уже различавшихся насекомых более устойчивых, а их наследственный признак передаётся потомкам. Чем больше поколений размножается в таких условиях, тем выше может стать доля устойчивых особей.

Задача 2. Объясни формирование защитной окраски у зайцев в условиях снежной зимы. Чтобы решить задачу, нужно сравнить не «намерения» животных, а вероятность выживания особей с разной окраской. Затем проследим, как результат отражается на потомках.

1. В популяции могут быть наследственные различия в оттенке окраски.
2. На снегу более заметных зайцев хищники чаще обнаруживают и ловят, поэтому у них меньше шансов выжить и размножиться.
3. Менее заметные зайцы чаще оставляют потомство, а их потомки могут унаследовать окраску.
4. Если снежные зимы повторяются, доля подходящего для маскировки оттенка может увеличиться в популяции.

Ответ: защитная окраска распространяется благодаря естественному отбору, если она помогает зайцам выжить и размножиться в снежных условиях. При отсутствии снега или изменении фона преимущество такой окраски может исчезнуть.

Задача 3. Сравни естественный отбор у дикого предка собак и искусственный отбор при выведении современных пород. В обоих случаях нужно найти наследственные различия, но определить, кто или что влияет на размножение. Это позволяет не путать сходство процесса с его причиной.

1. У особей есть наследственная изменчивость: они могут различаться, например, размером, поведением или особенностями шерсти.
2. В природе условия среды влияют на то, какие особи выживут и оставят потомство; это естественный отбор.
3. При выведении пород человек выбирает собак с нужными ему признаками и допускает их к размножению; это искусственный отбор.
4. В обоих случаях выбранные признаки могут передаваться потомкам, но критерий выбора различается.

Ответ: общий материал обоих видов отбора — наследственная изменчивость, а различие — в субъекте отбора. При естественном отборе действует среда, при искусственном — человек.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что организмы изменяются намеренно, чтобы приспособиться. Так думают, потому что приспособление выглядит как точный ответ на условия среды. На деле наследственные варианты возникают, а отбор чаще сохраняет те, что уже оказались полезными. Проверь себя: объясняй, как признак передался потомкам, а не зачем организм решил его приобрести.

Ошибка: путать естественный отбор с выживанием самого сильного. Сила может быть преимуществом в одних условиях, но не обязательным условием успеха во всех случаях. Полезными могут оказаться окраска, поведение или устойчивость к холоду. Проверь себя вопросом: какой признак увеличивает выживание и размножение именно в описанной среде?

Ошибка: считать, что отбор действует на один признак независимо от организма. При отборе важен общий результат: выживет ли особь и оставит ли потомство с учётом сочетания её особенностей. Отдельный признак не всегда даёт преимущество сам по себе. Проверь себя, учитывая весь организм и условия, в которых он живёт.

Ошибка: называть любое изменение организма наследственным. Это смешение изменений, возникших при жизни, с теми, что передаются потомкам. Например, приобретённая особенность не станет материалом эволюции, если потомки её не наследуют. Проверь себя: уточни, есть ли передача признака следующим поколениям.

Связь с другими темами

Для понимания отбора нужны знания о размножении, наследственности, изменчивости, популяции и уровнях организации живого. Тема «Доказательства эволюции» показывает, какие наблюдения подтверждают изменения организмов и их родство; естественный отбор объясняет происхождение приспособлений. Дальше эти идеи пригодятся при изучении видообразования и экологии популяций. Искусственный отбор и устойчивость организмов к лекарствам также помогают увидеть, как наследственные различия меняют состав групп организмов.

Что запомнить

• Материалом для естественного отбора служит наследственная изменчивость.
• Организмы производят больше потомков, чем может выжить.
• Ограниченность ресурсов приводит к борьбе за существование.
• Естественный отбор сохраняет особей с полезными наследственными признаками.
• Результат отбора — приспособленность и изменение состава популяции.
• Естественный отбор не имеет заранее заданной цели.
• Приспособленность относительна и зависит от условий среды.