"Биология. Порядок в живой природе", Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С., Родионова Е.И.
Эволюция — изменение наследственных характеристик популяций в ряду поколений. Различия между организмами возникают благодаря изменчивости, а наследственность помогает некоторым из них сохраняться у потомков. Поскольку ресурсы ограничены, особи выживают и размножаются неодинаково. Естественный отбор постепенно меняет состав популяций, а изоляция может разделить их и привести к накоплению различий. Эти процессы помогают объяснить приспособления организмов и появление новых видов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Изменчивость — появление различий между особями одного вида. Если различия наследственные, они могут передаваться потомству и становиться материалом эволюции. Изменения, возникшие только под влиянием условий жизни, не обязательно наследуются.
Наследственность — передача признаков от родителей потомству. Благодаря ей некоторые особенности сохраняются в ряду поколений. Без наследственности полезное для выживания различие не могло бы устойчиво распространиться в популяции.
Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, влияющих на их выживание и размножение. Это не только прямое соперничество за ресурсы. К борьбе относятся также влияние засухи, холода, болезней и взаимодействия организмов разных видов.
Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, полезными в данных условиях. Отбор не выбирает особей намеренно и не предвидит будущего. Он приводит к тому, что одни признаки чаще передаются потомству, а другие становятся реже.
В любой популяции особи могут отличаться друг от друга, например окраской, размером или особенностями поведения. Для эволюции особенно важны наследственные различия: они способны перейти к потомкам. Если у всех особей признак совершенно одинаков и не меняется, отбору не из чего «выбирать». Поэтому наследственная изменчивость создаёт исходный материал для эволюционных изменений.
Ресурсы среды ограничены: пищи, воды, укрытий и мест для размножения не хватает всем в одинаковой мере. Кроме того, организмам приходится переносить климатические условия, болезни и взаимодействие с другими видами. Поэтому даже особи одной популяции оставляют разное число потомков. Причина неравного успеха — неодинаковые условия и различия между самими организмами, а не обязательная прямая схватка.
Если наследственный признак помогает выжить или оставить больше потомства, его носители в среднем чаще передают этот признак следующему поколению. За несколько поколений доля таких особей может увеличиться, и состав популяции изменится. Это не означает, что отдельная особь целенаправленно меняется ради пользы. Приспособленность относительна: преимущество существует только в определённых условиях и может исчезнуть при их изменении.
Изоляция возникает, когда между группами организмов ограничивается обмен особями и наследственным материалом. Её причиной может стать географическая преграда, например горный хребет, или другие обстоятельства, мешающие скрещиванию. В разделённых популяциях различия накапливаются независимо, а условия среды могут быть неодинаковыми. Если со временем организмы уже не смогут свободно скрещиваться, может сформироваться новый вид.
Дарвин объяснял эволюционные изменения естественным отбором: наследственные различия влияют на выживание и размножение, а полезные в данных условиях признаки чаще сохраняются. Современная биология рассматривает эволюцию как изменение наследственных характеристик популяций в поколениях. В этом представлении учитывают и появление наследственных различий, и передачу их потомкам, и действие отбора. Идея отбора остаётся важной, но эволюционирует не отдельная особь, а популяция.
| Фактор или результат | В чём проявляется | Значение для эволюции |
|---|---|---|
| Наследственная изменчивость | Особи отличаются признаками, часть различий передаётся потомкам | Создаёт материал для отбора |
| Борьба за существование | Организмы взаимодействуют друг с другом и со средой | Обусловливает неодинаковое выживание и размножение |
| Естественный отбор | Носители полезных в данных условиях признаков чаще оставляют потомство | Меняет наследственные характеристики популяции |
| Изоляция | Ограничивается обмен особями между популяциями | Помогает популяциям накапливать различия независимо |
| Приспособленность | Особенности организма соответствуют условиям его среды | Повышает успех выживания и размножения в этих условиях |
| Образование новых видов | Накопленные различия приводят к обособлению популяций | Увеличивает разнообразие живых организмов |
Чтобы пользоваться таблицей, проследи связь между причиной и результатом: изменчивость даёт различия, а условия среды влияют на успех их носителей. Затем проверь, как отбор и изоляция могут изменить популяции в поколениях. Приспособленность и образование видов — возможные результаты процессов, а не отдельные причины отбора.
Задача 1. У зайцев в популяции различается окраска шерсти. Объясните, какие различия могут повлиять на выживание зимой и почему.
Сначала определим условия: зимой фон часто светлый, а заметность животного может повлиять на вероятность обнаружения хищником. Значит, окраска потенциально связана с выживанием.
Сравним варианты: на заснеженной местности светлая шерсть может лучше маскировать зайца, а тёмная — выделять его. Если различие наследственное, выжившие животные могут передать его потомству.
Уточним ограничение: если снега мало или фон другой, преимущество может измениться. Поэтому нельзя назвать одну окраску полезной при любых зимних условиях.
Ответ: на снежном фоне лучше маскировать зайца может светлая шерсть, поэтому её носители могут чаще выживать. Эволюционное значение это различие имеет, если окраска наследуется и влияет на число потомков.
Задача 2. В засушливой местности растения с более глубокими корнями чаще дают семена. Объясните, как этот признак может распространиться в популяции.
Проверим, наследуется ли глубина корней. Если потомки чаще наследуют развитую корневую систему, признак может сохраняться в следующих поколениях.
Свяжем признак с условиями: глубокие корни помогают получать воду из более глубоких слоёв почвы. Поэтому такие растения в засуху чаще дают семена и оставляют больше потомков.
Проследим изменение популяции: семена прорастают, и часть потомков тоже обладает глубокими корнями. Если преимущество сохраняется, доля признака среди растений постепенно возрастает.
Ответ: наследуемая особенность помогает растениям успешнее размножаться в засуху. Поэтому с каждым поколением доля растений с более глубокими корнями может увеличиваться.
Задача 3. Две популяции одного вида оказались разделены горным хребтом и долго не обменивались особями. Объясните возможный путь их превращения в разные виды.
Горный хребет ограничивает перемещение и скрещивание особей. Значит, обмен наследственным материалом между популяциями становится слабым или прекращается.
В каждой группе независимо возникают наследственные различия, а условия могут отличаться. Отбор по-разному влияет на выживание и размножение, поэтому состав популяций постепенно расходится.
Если различия накапливаются долго, популяции могут утратить способность свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Тогда их рассматривают как разные виды.
Ответ: изоляция уменьшает обмен наследственным материалом, а независимое накопление различий и действие отбора могут привести к обособлению видов. Это возможный путь, а не обязательный результат любой изоляции.
Ошибка: считать, что отдельная особь эволюционирует в течение жизни. Так можно решить, наблюдая, как организм меняется с возрастом, но это не эволюционный процесс. Проверь себя: идёт ли речь о наследственных изменениях в популяции на протяжении поколений? Если меняется только одна особь, термин «эволюция» здесь неприменим.
Ошибка: смешивать наследственную и ненаследственную изменчивость. Приобретённый признак иногда кажется важным для организма, поэтому его легко принять за передаваемый потомству. Но тренировки или изменение условий жизни сами по себе не гарантируют наследования результата. Проверь, передаётся ли особенность потомкам, а не только возникает у родителя.
Ошибка: представлять естественный отбор как намеренный выбор организмов. Такое представление возникает из-за слов «отбор» и «полезный признак», которые могут звучать так, будто природа действует с целью. На деле особи просто неодинаково размножаются в конкретной среде. Проверь объяснение: в нём должны быть условия и различия в успехе размножения, а не намерение природы.
Ошибка: сводить борьбу за существование к прямому соперничеству. Конкуренция заметна, поэтому кажется единственной формой борьбы. Однако выживание зависит также от холода, засухи и отношений с организмами других видов. Проверь себя: учтены ли в примере влияние среды и межвидовые взаимодействия, а не только борьба за один ресурс?
Чтобы понять эволюцию, нужно знать, как передаются наследственные признаки и чем наследственная изменчивость отличается от ненаследственной. Эти знания помогают определить, какие различия могут сохраняться в потомстве. Связь с темой популяций важна потому, что именно на этом уровне сравнивают наследственные характеристики разных поколений. Понятия отбора, изоляции и приспособленности пригодятся при изучении происхождения видов, биоразнообразия и особенностей организмов.
Почему естественный отбор действует на особей, а эволюционирует популяция?
У отдельных особей различаются шансы выжить и оставить потомство, поэтому отбор проявляется через их успех. Но признак распространяется или становится реже не у одной особи, а среди наследующих его организмов в следующих поколениях. Поэтому эволюцию оценивают по изменению популяции.
Какие изменения организмов могут передаваться потомству?
Передаваться могут наследственные изменения, связанные с особенностями генетического материала и размножения. Например, врождённые различия в окраске способны наследоваться. Изменения, возникшие только из-за упражнений, питания или условий жизни, обычно не передаются потомству сами по себе.
Обязательно ли борьба за существование означает прямую конкуренцию?
Нет. Она включает не только соперничество особей за пищу или место, но и влияние условий среды — например, засухи или холода. К ней также относятся отношения между организмами разных видов, в том числе хищничество.
Почему приспособление к одной среде может оказаться бесполезным в другой?
Польза признака зависит от условий, в которых живёт организм. Окраска, помогающая маскироваться на снегу, может сделать животное заметным на тёмной земле. Если среда меняется, прежнее преимущество может исчезнуть или смениться недостатком.
Как географическая изоляция может привести к появлению нового вида?
Горы, реки или другие преграды могут надолго ограничить обмен особями между популяциями. В каждой из них наследственные изменения накапливаются независимо, а отбор действует в соответствии с местными условиями. Со временем различия могут стать настолько значительными, что популяции перестанут свободно скрещиваться.
§ 50. Эволюционная теория. Повторение
