§ 37. Формы естественного отбора

Определения и обозначения

Естественный отбор — процесс преимущественного выживания и размножения организмов с наследственными признаками, полезными в данных условиях среды. Он объясняет, почему одни признаки становятся в популяции более частыми, а другие исчезают.

Движущий отбор — форма отбора, при которой преимущество получают особи с крайним вариантом признака, поэтому среднее значение постепенно смещается. Такое понятие нужно, чтобы описывать изменения популяции при изменении условий среды.

Стабилизирующий отбор — форма отбора, при которой сохраняется среднее значение признака, а крайние варианты устраняются. Он показывает, почему при устойчивых условиях наиболее обычный, или средний, вариант может оставаться выгодным.

Дизруптивный отбор — форма отбора, при которой преимущество получают оба крайних варианта признака, а средняя форма оказывается менее приспособленной. Этот термин помогает понять, как одна популяция может начать разделяться на группы с разными особенностями.

Как это устроено

Наследственная изменчивость создаёт в популяции разные варианты одного признака, например различную окраску или массу тела. Борьба за существование означает, что ресурсов и безопасных мест недостаточно для всех, поэтому особи выживают и размножаются неодинаково. Если различие наследуется, более успешные варианты чаще переходят к следующему поколению.

Направление отбора определяется не самим признаком, а условиями среды. Окраска, защищающая на светлом фоне, может стать заметной после потемнения поверхности, и тогда преимущество перейдёт к другому варианту. Поэтому полезность признака относительна и способна измениться со временем.

При движущем отборе среда устойчиво благоприятствует одному краю изменчивости. Носители такого варианта чаще оставляют потомство, поэтому его доля увеличивается из поколения в поколение. В результате меняется состав популяции, а среднее значение признака сдвигается к новому оптимуму.

Стабилизирующий отбор возникает, когда среднее значение признака лучше всего соответствует достаточно постоянным условиям. Крайние отклонения чаще оказываются невыгодными, поэтому их носители реже выживают или размножаются. Средний вариант сохраняется, а разнообразие признака уменьшается.

Дизруптивный отбор действует в неоднородной среде, где выгодны разные способы существования. Особи с двумя крайними вариантами могут использовать разные ресурсы или занимать разные места, тогда как средняя форма не получает преимуществ ни в одной из ситуаций. Если различия закрепляются и группы меньше скрещиваются, популяция может начать разделяться.

Сравнение форм естественного отбора

Сначала по таблице определите, какие варианты признака получают преимущество. Затем сравните, сдвигается ли среднее значение, сохраняется или становится менее выгодным.

Последняя строка помогает связать общее правило с конкретной ситуацией. Если сомнение остаётся, ориентируйтесь прежде всего на распределение преимуществ, а не только на изменение разнообразия.

Разбор задач

В популяции насекомых после потемнения поверхности почвы численность тёмных особей увеличилась, а светлых уменьшилась. Нужно определить форму отбора и связать её с изменением среды. В условии преимущество получает один крайний вариант окраски.

1. Сравним условия до и после изменения: поверхность стала тёмной, поэтому светлые насекомые заметнее для хищников.
2. Тёмная окраска обеспечивает лучшую маскировку, значит, такие особи чаще выживают и размножаются.
3. Поскольку доля одного крайнего варианта увеличивается, среднее значение признака смещается в его сторону.

Ответ: это движущий отбор. Его направление связано с потемнением субстрата.

У птиц особи со слишком маленькими и слишком большими клювами выживают лучше птиц со средними клювами. Требуется назвать форму отбора и возможное последствие. Здесь одновременно выигрывают два края изменчивости.

1. Выделим варианты признака: маленький, средний и большой клюв.
2. Проверим распределение преимуществ: маленькие и большие клювы выгодны, а средний вариант невыгоден.
3. Сделаем вывод, что крайние формы поддерживаются одновременно; со временем популяция может разделиться на две группы, использующие разные ресурсы.

Ответ: это дизруптивный отбор. Возможное последствие — увеличение различий между группами и начало разделения популяции.

Частоты особей с малой, средней и большой массой изменились с 20%, 60%, 20% до 10%, 80%, 10%. Нужно объяснить, какая форма отбора вызвала такую картину. Средний вариант стал встречаться чаще, а оба крайних — реже.

1. Сравним изменения: доля средней массы выросла с 60% до 80%, а каждая крайняя группа уменьшилась с 20% до 10%.
2. Такое распределение означает, что средняя масса лучше соответствует условиям, чем слишком малая или слишком большая.
3. Следовательно, отбор сохраняет средний вариант и устраняет крайние отклонения.

Ответ: это стабилизирующий отбор. Частоты изменились потому, что особи со средней массой чаще выживали и размножались.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Любое изменение называют движущим отбором, потому что популяция меняется. Но движущий отбор обязательно смещает признак к одному крайнему варианту. Проверьте, не поддерживаются ли одновременно оба края или среднее значение.

Ошибка 2. Стабилизирующий отбор принимают за отсутствие отбора. На самом деле крайние варианты активно устраняются, а средний сохраняется. Ищите в условии неодинаковую выживаемость особей.

Ошибка 3. Увеличение разнообразия автоматически считают движущим отбором. При дизруптивном отборе преимущество получают сразу два крайних варианта, поэтому разнообразие может разделяться на два направления. Сначала установите, сколько вариантов имеют преимущество.

Ошибка 4. Говорят, что организм сам стремится приспособиться. Отдельная особь не меняет признак по желанию: наследуемые различия уже существуют, а результат отбора закрепляется в популяции через размножение более приспособленных особей.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать наследственную изменчивость, борьбу за существование, наследование признаков и приспособленность. Без этого трудно понять, откуда берутся варианты признака и почему они имеют разный успех.

Дальше формы отбора помогают объяснить видообразование, происхождение многообразия организмов и эволюцию популяций. Особенно важен дизруптивный отбор, если различия между группами усиливаются.

С другими темами его связывает изменение частот наследственных признаков под действием среды. Так видно, как условия жизни влияют не на отдельную особь, а на состав популяции в поколениях.

Что запомнить

• Естественный отбор действует через неодинаковое выживание и размножение особей.
• Движущий отбор смещает признак в сторону одного крайнего варианта.
• Стабилизирующий отбор сохраняет средний вариант и устраняет крайние.
• Дизруптивный отбор поддерживает оба крайних варианта.
• Форма отбора зависит от условий среды и их изменения.
• Естественный отбор изменяет состав популяции, а не целенаправленно меняет отдельный организм.