§ 37. Основные положения теории Чарлза Дарвина об эволюции органического мира

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомству. Например, окраска или устойчивость к определённому воздействию могут различаться у организмов одного вида. Такая изменчивость важна потому, что естественный отбор может менять распространённость наследуемых вариантов в популяции.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды при ограниченности ресурсов. Ресурсами могут быть пища, вода, свет, пространство или места для размножения. Это понятие помогает объяснить, почему не все организмы выживают и оставляют одинаковое число потомков.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными признаками, полезными в данных условиях. Речь не обязательно идёт о том, что выживает самый крупный или сильный организм: преимущество определяется конкретной средой. Отбор объясняет, почему одни наследственные варианты становятся в популяции более частыми, чем другие.

Приспособленность организмов — соответствие особенностей строения, жизнедеятельности и поведения условиям их обитания. К примеру, строение может помогать добывать пищу, а поведение — избегать опасности. Это понятие нужно, чтобы описывать, насколько особенности организма помогают ему жить и размножаться именно в его среде.

Как это устроено

Различия между особями возникают не потому, что организм заранее «решает» измениться. В популяции появляются разные наследственные варианты признаков, и часть различий передаётся потомкам. Изменения, приобретённые отдельной особью в течение жизни, не обязательно наследуются. Поэтому для эволюции важны именно те варианты, которые могут сохраняться в ряду поколений.

Организмы производят потомство, но ресурсы среды ограничены, поэтому всем особям не всегда хватает пищи, воды, света или места. Из-за этого возникает борьба за существование. Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида, например при конкуренции за пищу; межвидовая — между организмами разных видов. Борьба с условиями среды проявляется, когда выживанию мешают засуха, холод или другие факторы, и не требует прямого столкновения организмов.

Наследственные различия влияют на шансы особей в конкретной обстановке. Если признак помогает добывать пищу, избегать опасности или переносить неблагоприятные условия, его носители могут чаще выживать и оставлять потомство. Преимущество не означает, что каждая такая особь обязательно выживет: речь идёт о различиях в шансах и среднем числе потомков. В других условиях тот же признак может не давать преимущества.

Когда носители полезного наследственного варианта оставляют больше потомков, этот вариант чаще встречается в следующем поколении. Если различие передаётся дальше и преимущество сохраняется, его доля может увеличиваться из поколения в поколение. Так естественный отбор постепенно меняет состав популяции, то есть соотношение наследственных вариантов в ней. Он не производит нужный вариант по требованию среды, а способствует распространению уже имеющегося.

Приспособленность всегда связана с условиями, в которых живёт организм. Например, особенность, помогающая выжить при недостатке воды, может не иметь значения в постоянно влажной среде. Если условия меняются, прежнее преимущество может исчезнуть, а признак — стать бесполезным или вредным. Поэтому нельзя считать какую-либо особенность безусловно полезной для всех организмов и во все времена.

Основные положения теории Дарвина и их роль в эволюции

Таблица показывает последовательность процессов: наследственные различия возникают в популяции, а борьба за существование создаёт неодинаковые условия для особей. Естественный отбор влияет на то, какие варианты чаще передаются потомству. При сравнении примеров проверяй, есть ли наследуемое различие и как оно связано с размножением.

Разбор задач

Задача 1. У двух особей одного вида различается окраска, и различие передаётся потомству. Определи, какое положение теории Дарвина описывает этот факт. Главное здесь — не просто наличие разной окраски, а то, что она наследуется. Значит, нужно найти положение, которое описывает передаваемые потомкам различия.

1. Определи, различаются ли особи по признаку: да, окраска у них неодинакова.
2. Проверь, передаётся ли различие потомству: в условии сказано, что передаётся.
3. Сопоставь эти признаки с определением наследственной изменчивости.

Ответ: это наследственная изменчивость. Если бы окраска изменилась только у одной особи в течение жизни и не передавалась потомству, такой факт сам по себе не описывал бы наследственную изменчивость.

Задача 2. В засушливый год растения одного вида конкурируют за воду; одни выживают и дают семена чаще других. Объясни ситуацию с точки зрения теории Дарвина. Вода ограничена, поэтому растения испытывают влияние условий среды и конкурируют за ресурс. Чтобы сделать вывод об отборе, нужно также связать различия в выживании и размножении с наследственными признаками.

1. Найди ограниченный ресурс: в засушливый год это вода.
2. Определи, что возникает из-за её нехватки: борьба за существование, в том числе конкуренция между растениями одного вида.
3. Сравни результат: некоторые растения выживают и чаще дают семена, поэтому оставляют больше потомков.
4. Уточни условие отбора: если преимущество связано с наследуемым признаком, этот вариант может чаще встречаться в следующих поколениях.

Ответ: нехватка воды создаёт борьбу за существование, а неодинаковое размножение может быть проявлением естественного отбора. По условию нельзя назвать конкретный наследственный признак, поэтому вывод о его распространении верен при условии, что различия в выживании наследуются.

Задача 3. У небольшой части насекомых есть устойчивость к препарату, и она передаётся потомству. После применения препарата доля устойчивых насекомых увеличивается. Нужно объяснить изменение популяции, не предполагая, что препарат заранее создал устойчивость у остальных особей.

1. Установи, что устойчивость существовала у части насекомых до воздействия и наследовалась.
2. Определи, как применение препарата влияет на выживание: менее устойчивые особи могут погибать чаще.
3. Сравни размножение: устойчивые насекомые чаще выживают и оставляют потомство.
4. Сделай вывод о популяции: наследственный вариант устойчивости становится более распространённым.

Ответ: препарат создаёт условия, в которых устойчивые особи получают преимущество. Естественный отбор увеличивает долю уже существовавшего наследственного признака благодаря неодинаковому выживанию и размножению.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что организмы целенаправленно меняются, чтобы приспособиться. Так думают, потому что признак кажется подходящим к условиям, но отбор действует на уже существующие наследственные различия. Проверь себя: назван ли в объяснении исходный вариант признака и различия в размножении, а не намерение организма измениться?

Наследственную изменчивость иногда путают с изменениями, приобретёнными особью за жизнь. Причина путаницы в том, что оба случая заметны как различие между организмами. Проверь, передаётся ли признак потомству: если этого нет или это не показано, нельзя автоматически считать его наследственным.

Борьбу за существование ошибочно представляют только как прямые столкновения. Такое понимание возникает из-за обычного значения слова «борьба», но в биологии оно шире. Проверь себя: учтены ли конкуренция за ресурс и влияние условий среды, например засухи или холода, даже когда организмы не сталкиваются напрямую?

Естественный отбор не означает, что всегда выживают исключительно самые сильные. Сила может быть полезна в одних обстоятельствах, но преимущество определяется средой и может выражаться в большем числе потомков. Проверяя объяснение, спроси, какой признак полезен именно в данных условиях и как он влияет на выживание или размножение.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теории Дарвина, нужно знать, что такое наследственность и изменчивость, как размножаются организмы и почему ресурсы среды могут быть ограничены. Эти понятия помогают отделить наследуемое различие от приобретённого признака и понять, откуда возникает неодинаковый успех особей. Далее теория используется для объяснения адаптаций, видообразования и изменений популяций. Связь с экологией помогает увидеть, как условия среды влияют на отбор.

Что запомнить

• Эволюционный материал — наследственные различия между особями.
• Ресурсы среды ограничены, поэтому возникает борьба за существование.
• Естественный отбор связан с неодинаковым выживанием и размножением особей.
• Отбор не создаёт нужные признаки, а способствует распространению уже имеющихся наследственных вариантов.
• Приспособленность организма зависит от условий среды.
• Накопление наследственных изменений в популяциях может приводить к эволюционным преобразованиям.