§ 44. Чарлз Дарвин и его учение

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между организмами, которые могут передаваться потомству. Например, у особей одного вида могут отличаться окраска или длина шерсти. Для эволюции это важно, потому что отбор может сохранять наследуемые различия, а не изменения, которые исчезают вместе с отдельным организмом.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды, возникающих из-за ограниченности ресурсов и высокой плодовитости. Потомков появляется больше, чем доступно пищи и мест для жизни. Понятие помогает объяснить, почему в природе не все особи выживают и оставляют потомство.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их приспособленность в данных условиях. Если признак помогает добывать пищу или избегать хищников, его носители могут чаще передавать его потомкам. Так отбор направляет изменения популяций без заранее поставленной цели.

Искусственный отбор — выбор человеком организмов с нужными ему признаками для размножения и получения потомства. Так люди выводят породы животных и сорта растений с желаемыми свойствами. Это понятие позволяет сравнить направленный человеком отбор с естественным, который зависит от условий среды.

Как это устроено

Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» Дарвин наблюдал разнообразие организмов, сравнивал виды из разных мест и изучал ископаемые остатки. Такое сравнение помогло увидеть, что живые формы не везде одинаковы, а ископаемые отличаются от современных организмов. Учёный стал искать объяснение этим различиям и поставил вопрос: могут ли виды изменяться со временем? Распространение организмов по разным территориям тоже имело значение, потому что показывало связь видов с условиями их обитания.

Организмы производят много потомков, но ресурсы среды ограничены. Если бы каждый потомок выживал и размножался, численность популяций росла бы без предела, однако пищи и пространства для этого недостаточно. Поэтому часть особей не доживает до размножения или оставляет меньше потомства. Различия между потомками важны: они дают неодинаковые шансы справиться с условиями среды.

Борьба за существование не сводится к прямым столкновениям. Организмы конкурируют за пищу и место, становятся добычей хищников или испытывают действие засухи и холода. Если наследственная особенность помогает в конкретной ситуации, её носитель с большей вероятностью выживает и размножается. Потомки могут унаследовать эту особенность, поэтому она передаётся дальше чаще, чем менее полезные варианты.

Естественный отбор действует не за одно поколение, а на протяжении многих поколений. Если особи с некоторой наследственной особенностью чаще оставляют потомство, эта особенность может накапливаться в популяции. Так постепенно формируются приспособления, например окраска, помогающая оставаться незаметным на фоне среды. Если различия между популяциями продолжают накапливаться, со временем могут возникнуть новые виды.

При искусственном отборе сохранять признаки решает человек: он выбирает особей для размножения по нужным ему качествам. При естественном отборе результат зависит от того, какие признаки помогают выживать и размножаться в природе. Поэтому один и тот же признак не обязательно полезен всегда: преимущество определяется средой и может измениться вместе с ней. Естественный отбор не стремится создать идеальный организм, а сохраняет особенности, которые дают преимущество в определённых условиях.

Искусственный и естественный отбор

Чтобы сравнить два вида отбора, сначала выясни, кто определяет, какие особи оставят потомство. Затем сопоставь цель отбора и условия, в которых сохраняются признаки. Помни, что полезность признака при естественном отборе зависит от конкретной среды.

Разбор задач

Задача 1. У домашних животных одной породы различаются длина шерсти и окраска. Определите, какой вид изменчивости необходим для получения потомства с новым признаком. Нужно выяснить не только, чем отличаются животные, но и может ли отличие передаваться следующим поколениям. Именно наследуемость отличает материал для отбора от случайного изменения одного организма.

1. Сначала отмечаем, что длина шерсти и окраска различаются у отдельных животных.
2. Проверяем, передаётся ли нужное отличие потомкам. Если да, оно относится к наследственной изменчивости; если возникло только у одной особи и не передаётся, отбор не сможет его закрепить.
3. Для получения потомства с новым наследуемым признаком нужна именно наследственная изменчивость, поскольку потомки могут унаследовать этот вариант.

Ответ: необходима наследственная изменчивость; ненаследственное изменение потомкам не передаётся. Само наличие различий ещё не доказывает, что они наследуются, поэтому это условие нужно учитывать.

Задача 2. В популяции насекомых часть особей имеет наследственную окраску, лучше маскирующую их на фоне местных растений. Объясните, как изменение условий среды может повлиять на соотношение этих особей в следующих поколениях. Здесь важно проследить цепочку от среды к выживанию и размножению. Окраска даёт преимущество только тогда, когда действительно помогает в новых условиях.

1. Определяем, какие особи лучше заметны хищникам, а какие лучше маскируются после изменения среды.
2. Если прежняя окраска перестала маскировать насекомых, такие особи могут чаще становиться добычей и реже оставлять потомство.
3. Насекомые с более подходящей окраской будут в среднем чаще выживать и размножаться, передавая наследственный признак потомкам.

Ответ: если новые условия благоприятны для другого варианта окраски, соотношение особей в следующих поколениях может измениться в его пользу. Если же окраска больше не помогает или становится заметной, преимущество может перейти к другим особям.

Задача 3. Сравните появление разных пород голубей и изменение окраски популяции насекомых под воздействием хищников. Укажите, где действует искусственный, а где естественный отбор, и объясните, почему их результаты различаются. Важно найти того, кто или что сохраняет признаки. Затем можно объяснить, почему в одном случае признак выбирает человек, а в другом его распространение зависит от выживания в природе.

1. При выведении пород голубей человек выбирает особей с нужными ему особенностями и получает от них потомство.
2. Когда хищники чаще ловят заметных насекомых, отбор определяется условиями среды, а не намерениями самих насекомых или человека.
3. Сопоставляем результаты: искусственный отбор направлен на желаемые человеку признаки, а естественный способствует распространению тех, что полезны в данной среде.

Ответ: появление разных пород голубей — искусственный отбор, изменение окраски насекомых под воздействием хищников — естественный. Результаты различаются, потому что признаки сохраняет человек или среда, а полезность признака при естественном отборе зависит от обстоятельств.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что отдельный организм меняется и становится приспособленным, потому что ему это необходимо. Так рассуждают, когда путают потребность с причиной появления наследственного признака. Отбор действует на уже существующие наследственные различия между организмами. Проверь себя: назвал ли ты, какие особи различаются и какой признак передаётся потомкам?

Ошибка — путать естественный отбор с борьбой за существование. Борьба создаёт условия, в которых особи имеют неодинаковые шансы, а отбор выражается в различиях их выживания и размножения. Эти процессы связаны, но не означают одно и то же. Для проверки сформулируй отдельно причину конкуренции и её результат для потомства.

Ошибка — представлять борьбу за существование только как прямую схватку организмов. Такое понимание упускает конкуренцию за ресурсы, отношения с хищниками и воздействие неблагоприятных условий, например холода. Борьбой называют весь комплекс отношений организмов между собой и со средой. Проверь себя: учёл ли ты влияние нехватки пищи или условий обитания?

Ошибка — считать приспособленность абсолютной, будто признак одинаково полезен везде. Этому способствует пример, в котором особенность помогает организму в одной знакомой среде. Но при изменении условий её преимущество может исчезнуть или стать недостатком. Проверь себя вопросом: в какой именно среде признак полезен и сохранится ли его значение после перемен?

Связь с другими темами

Чтобы понять учение Дарвина, нужно знать наследственность, изменчивость, размножение и популяцию — группу особей одного вида, живущих на общей территории. Наследственность объясняет передачу признаков потомкам, а изменчивость — различия между организмами. Идеи естественного отбора пригодятся при изучении факторов эволюции, видообразования и приспособленности. Сравнение искусственного отбора с селекцией помогает понять, как наследственные различия используют для создания пород животных и сортов растений.

Что запомнить

• Дарвин обосновал историческое изменение видов и роль естественного отбора в эволюции.
• Материалом для отбора служит наследственная изменчивость.
• Высокая плодовитость и ограниченность ресурсов ведут к борьбе за существование.
• При естественном отборе чаще размножаются организмы с полезными в данных условиях наследственными особенностями.
• Искусственный отбор направляет человек, естественный — условия среды.
• Приспособления формируются постепенно и относительны: их преимущество зависит от среды.