"Биология. Общая биология. Профильный уровень", Захаров В.Б. и др.
К середине XIX века геология, палеонтология, сравнительная анатомия и другие науки накопили факты, указывавшие на изменчивость природы и длительную историю Земли. Практика селекционеров показала, что отбор меняет наследственные признаки организмов, а идеи Мальтуса помогли объяснить конкуренцию за ограниченные ресурсы. Эти знания стали предпосылками теории Дарвина: сам механизм эволюции — естественный отбор — сформулировал именно он.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Естественнонаучные предпосылки эволюционной теории — накопленные к середине XIX века знания, которые помогли Дарвину обосновать изменяемость видов и предложить механизм эволюции. К ним относились данные геологии, палеонтологии, биологии и практики селекции. Они не были готовой теорией, но позволили связать наблюдения из разных областей в единое объяснение.
Униформизм — представление о том, что геологические процессы, действующие сейчас, действовали и в прошлом, а их медленное действие может приводить к крупным изменениям земной поверхности. Например, разрушение гор или накопление осадков занимает долгое время. Эта идея помогала понять, почему для преобразования живой природы могла потребоваться огромная длительность.
Искусственный отбор — сохранение человеком организмов с полезными для него наследственными признаками и их преимущественное размножение. Селекционер выбирает, например, животных с желательными особенностями и получает от них потомство. Понятие важно, потому что показывает на практике: наследуемые признаки популяции могут меняться под действием отбора.
Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и со средой, возникающих из-за ограниченности ресурсов и способности видов производить многочисленное потомство. Это не только прямое столкновение: сюда относятся конкуренция за пищу и влияние неблагоприятных условий. Понятие помогает объяснить, почему не все особи выживают и оставляют потомство.
Геология дала Дарвину важную временную перспективу. Чарльз Лайель развивал представление, что нынешние процессы постепенно изменяют Землю и действовали также в прошлом. Если небольшие изменения накапливаются длительно и приводят к перестройке поверхности, то и преобразование организмов не обязательно должно быть быстрым. Древность Земли позволяла допустить, что у таких изменений было достаточно времени.
Палеонтология изучала ископаемые остатки организмов, сохранившиеся в породах. Их распределение по слоям показывало, что в разные периоды существовали разные формы жизни, а многие виды исчезли. Одновременно сходство некоторых ископаемых организмов с современными позволяло предположить не простую замену несвязанных форм, а преемственность. Так данные о прошлом поддерживали мысль, что живой мир не оставался неизменным.
Сравнительная анатомия сопоставляла строение организмов, эмбриология — их развитие до рождения или выхода из яйца, а систематика упорядочивала виды по сходству. Общие черты органов и сходные этапы развития трудно объяснить случайным совпадением во всех деталях. Если организмы имеют общие особенности, возможно, они унаследовали их от общих предков. Систематизация таких сходств помогала выявлять предполагаемые связи между группами.
Биогеография изучала, где живут организмы и как различаются виды на материках и островах. Близость островной фауны к фауне ближайшего материка, при этом наличие собственных особенностей, подсказывала, что распространение связано с происхождением и последующими изменениями организмов. Разобщённость популяций и различия условий могли вести к различиям между ними. Поэтому географическое распределение было важно рассматривать вместе с историей видов.
Селекционеры на практике получали породы и сорта, выбирая родителей с нужными наследственными признаками. Дарвин мог заключить, что накопление небольших различий под действием отбора способно заметно изменить организмы. Идеи Томаса Мальтуса дополнили эту картину: живые существа производят больше потомков, чем может обеспечить среда, а пища и другие ресурсы ограничены. Из этого следует борьба за существование, при которой особи с разными наследственными признаками могут неодинаково выживать и размножаться; так Дарвин объяснял действие естественного отбора.
| Источник знаний | Основные данные или идея | Значение для теории Дарвина |
|---|---|---|
| Геология | Земля имеет длительную историю; её поверхность медленно меняется под действием геологических процессов. | Позволила допустить постепенное накопление изменений в живой природе. |
| Палеонтология | Ископаемые показывают смену организмов и существование вымерших форм. | Поддержала представление об изменении живого мира во времени и возможной преемственности. |
| Сравнительная анатомия, эмбриология и систематика | У организмов обнаруживаются сходства строения, развития зародышей и классификации. | Сходства могли свидетельствовать об общности происхождения. |
| Биогеография | Виды на материках и островах имеют сходства и различия, связанные с их распространением. | Помогла соотнести географию организмов с их происхождением и изменениями. |
| Селекционная практика | Отбирая особей с нужными наследственными признаками, человек меняет породы и сорта. | Показала, что отбор может изменять организмы за поколения. |
| Идеи Мальтуса | Потомства производится много, а ресурсы для жизни ограничены. | Помогли объяснить борьбу за существование и основу естественного отбора. |
Таблица показывает, какой именно вклад внесла каждая область знаний: одни данные подтверждали изменчивость живого мира, другие помогали представить возможный механизм изменений. При повторении полезно закрыть последний столбец и попробовать самостоятельно объяснить значение каждого источника. Помните, что предпосылки дополняли друг друга, но не заменяли теорию Дарвина.
Условие. Объясните, почему представление о длительной истории Земли было важно для возникновения теории эволюции. Учитывайте, что геологические процессы действуют медленно. Нужно связать это с изменениями организмов, а не просто повторить определение униформизма.
Ответ. Длительная история Земли давала время для постепенного накопления наследственных изменений в организмах. Без такого времени эволюционное объяснение было бы трудно согласовать с медленным характером преобразований.
Условие. Из исходной породы селекционеры за несколько поколений получили породы с разными признаками. Какой вывод мог сделать Дарвин? Важно понять, что признаки должны передаваться потомкам, а выбор родителей не случаен. Затем нужно отделить вывод о возможности отбора от вопроса, кто именно его осуществляет.
Ответ. Дарвин мог заключить, что наследственная изменчивость и отбор способны менять организмы за поколения. Селекция показывает действие искусственного отбора, но не доказывает, что в природе отбором руководит человек.
Условие. Организмы производят больше потомков, чем может выжить, а ресурсы ограничены. Объясните, как вместе с наследственной изменчивостью эти условия ведут к естественному отбору. В ответе проследите причинную связь, а не называйте только отдельные понятия.
Ответ. Избыточное размножение при ограниченных ресурсах приводит к борьбе за существование. Наследственные различия связаны с неодинаковым выживанием и размножением, а это и составляет основу естественного отбора.
Ошибка — считать, что отдельные научные открытия сами по себе уже доказывали теорию Дарвина. Так думают, потому что ископаемые, сходство организмов и другие факты действительно поддерживали идеи об изменчивости. Проверьте себя: различайте наблюдения и объяснение механизма, которое предложил Дарвин.
Ошибка — путать искусственный отбор с естественным. Их смешивают, потому что в обоих случаях одни наследственные признаки становятся распространённее других. Спросите себя, кто или что определяет успех: при искусственном отборе это человек, при естественном — условия среды.
Ошибка — понимать борьбу за существование только как прямую схватку организмов. Такой образ возникает из-за буквального прочтения слова «борьба», но понятие включает конкуренцию и воздействие неблагоприятных условий. Проверьте себя: может ли ситуация влиять на выживание без непосредственного столкновения особей? Если да, это тоже борьба за существование.
Ошибка — считать, что геологические изменения или эволюция обязательно происходят быстро. Отдельные заметные события могут создавать такое впечатление, однако многие изменения накапливаются постепенно. Проверка проста: вспомните, что длительность процесса позволяет малым изменениям со временем привести к крупному результату.
Для понимания предпосылок теории полезно знать, что такое наследственность и изменчивость, а также различать вид и популяцию. Представление о геологическом времени помогает оценить, почему постепенные изменения могут накапливаться долго. Далее эти знания понадобятся при изучении естественного отбора и синтетической теории эволюции. С ними связаны и доказательства эволюционного процесса: их рассматривают с опорой на данные разных наук.
Почему для теории Дарвина была важна геология?
Геологи показали, что Земля очень древняя, а её поверхность меняется постепенно под действием процессов, которые можно наблюдать и сегодня. Значит, у изменений живых организмов тоже могло быть достаточно времени для постепенного накопления.
Что именно показали Дарвину ископаемые остатки?
Ископаемые свидетельствовали, что состав живого мира менялся: в разные геологические эпохи существовали разные организмы, многие из которых вымерли. Сходство части ископаемых форм с современными указывало на возможную преемственность.
Чем искусственный отбор отличается от естественного?
При искусственном отборе человек оставляет для размножения организмы с нужными ему наследственными признаками. При естественном отборе преимущество в выживании и размножении определяется условиями среды, а не намерениями человека.
Почему борьба за существование возникает даже без прямой конкуренции?
Ресурсы ограничены, а неблагоприятные условия среды влияют на выживание организмов и без столкновения друг с другом. Поэтому борьба за существование включает конкуренцию, взаимодействие со средой и отношения между организмами.
Какие данные сравнительной анатомии и биогеографии поддерживали идею родства видов?
Сходство строения органов и развития зародышей у разных организмов можно объяснить их общим происхождением. Биогеография дополняла эти данные: сходство и различия видов на материках и островах помогали связывать их распространение с историей и изменениями.
1.2.1. Естественнонаучные предпосылки теории Ч. Дарвина
