§ 67. Эволюционная теория Ч. Дарвина и её значение

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живой природы, приводящее к изменению организмов и возникновению новых видов. Иными словами, живой мир не остаётся неизменным: признаки популяций меняются из поколения в поколение. Это понятие помогает описывать изменения не отдельного организма, а живой природы на протяжении длительного времени.

Наследственная изменчивость — различия между организмами, которые могут передаваться потомству и служат материалом для эволюции. Благодаря ей потомки не всегда полностью похожи друг на друга и на родителей. Для эволюции важны именно такие различия: они могут сохраняться в следующих поколениях.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, влияющих на их выживание и размножение. Это не только прямые столкновения: к ней относятся конкуренция, воздействие хищников и нехватка воды или пищи. Понятие объясняет, почему не все появившиеся особи доживают до размножения.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными признаками, полезными в данных условиях. Такие особи в среднем оставляют больше потомков, поэтому соответствующие признаки могут встречаться чаще. Это понятие раскрывает один из механизмов эволюционных изменений популяций.

Как это устроено

Наследственная изменчивость необходима потому, что естественный отбор не создаёт различия, а действует на те, которые уже есть. Если все особи одинаковы по наследуемому признаку, некоторым из них нельзя получить преимущество по этому признаку. Различия могут быть незначительными, но при смене условий они способны повлиять на шансы выжить и оставить потомство. Поэтому наследственная изменчивость даёт эволюции исходный материал.

Многие организмы производят больше потомков, чем может дожить до взрослого возраста. При этом пища, места для жизни и другие ресурсы ограничены, а на организм воздействуют хищники, конкуренты и условия среды. Из-за этого между особями возникают отношения, которые влияют на их выживание и размножение. Чем сильнее несоответствие между числом потомков и доступными ресурсами, тем острее проявляется борьба за существование.

В таких условиях одни наследственные признаки могут давать преимущество, а другие — не помогать или даже снижать шансы на размножение. Например, менее заметная окраска может затруднять обнаружение животного хищником. Ее обладатели чаще доживают до размножения и передают признак потомкам. Поэтому естественный отбор не выбирает «лучших вообще», а благоприятствует признакам, подходящим к конкретной среде.

Если особи с полезными наследственными признаками оставляют больше потомства, такие признаки могут становиться в популяции более распространёнными. Это происходит не за один раз: частоты признаков меняются в ряду поколений. Когда группы одной популяции долго развиваются в разных условиях, между ними накапливаются различия. В итоге они могут стать настолько значительными, что возникнут новые виды.

Теория Дарвина связала приспособленность организмов с естественными причинами, а не с заранее заданным планом. Она показала, как наследственные различия, борьба за существование и отбор совместно объясняют изменение популяций. Разнообразие видов можно понять как результат длительного исторического развития живой природы. Поэтому теория стала основой научного понимания эволюции и дальнейшего изучения её механизмов.

Роль основных факторов в эволюции по Ч. Дарвину

Читайте таблицу как последовательность: изменчивость создаёт различия, условия жизни влияют на успех особей, а отбор меняет состав популяции. Ни один фактор не объясняет эволюцию изолированно. Вместе они показывают, как изменения могут накапливаться в поколениях.

Разбор задач

Задача 1. У двух групп жуков различается окраска. Укажите, какие различия могут стать материалом для естественного отбора. Нужно выяснить, передаётся ли различие потомкам. Сам факт, что группы выглядят неодинаково, ещё не даёт ответа.

1. Сначала отделим наследственный признак от приобретённого в течение жизни.
2. Если окраска обусловлена наследственными особенностями и передаётся потомству, она может повлиять на выживание и размножение.
3. Если различие возникло только из-за внешнего воздействия на отдельного жука и потомкам не передаётся, оно не будет материалом отбора.

Ответ. Материалом для отбора могут стать наследуемые различия окраски. Приобретённое отдельным жуком изменение не будет передаваться потомкам, поэтому отбор не сможет накапливать его в популяции.

Задача 2. В популяции насекомых часть особей окрашена под цвет коры, а часть заметна для птиц. Объясните, как изменение численности птиц может повлиять на частоту этих окрасок. Нужно учитывать, что птицы выступают одним из факторов среды, а окраска может влиять на вероятность быть съеденным. Сравним последствия для обеих групп насекомых.

1. Если птиц становится больше, заметных насекомых они могут чаще обнаруживать и поедать.
2. Насекомые, похожие окраской на кору, в таких условиях чаще выживают и оставляют потомство.
3. Если этот признак наследуется, его доля в популяции со временем может возрасти; при уменьшении числа птиц преимущество маскировки может ослабнуть.

Ответ. При росте численности птиц ожидается увеличение доли наследуемой окраски под цвет коры, потому что её обладатели чаще избегают хищников. Изменение происходит не обязательно сразу: оно зависит от размножения и передачи признака в ряду поколений. При сокращении числа птиц разница в выживании может уменьшиться.

Задача 3. На протяжении многих поколений в засушливой местности чаще выживают растения с более глубокими корнями. Объясните, как это может изменить популяцию и почему отдельное растение не приобретает признак намеренно. Важно различать изменения популяции и рост одного организма. Также нужно выяснить, является ли глубина корней наследуемой.

1. Если глубина корней различается у растений и наследуется, особи с более глубокими корнями могут чаще получать воду и оставлять потомство.
2. Их потомки унаследуют этот признак, поэтому за многие поколения он может стать более распространённым в популяции.
3. Засуха не заставляет отдельное растение намеренно менять наследственные особенности: отбор действует на уже существующие различия.

Ответ. При длительном отборе популяция может стать более представленной растениями с наследственно глубокими корнями. Отдельное растение не меняется целенаправленно по потребности; преимущество возникает из различий между особями и неодинакового успеха их размножения.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что организмы изменяются, потому что им это необходимо. Так думают, смешивая потребность в приспособлении с появлением наследственного признака. Отбор действует на уже существующие различия, а не создаёт их по запросу организма. Проверьте себя: можно ли указать исходные варианты признака в популяции до действия отбора?

Ошибка: представлять естественный отбор как сознательный выбор. Слово «отбор» может навести на мысль о намерении и заранее выбранной цели. Но у процесса нет сознания: разные особи просто неодинаково выживают и размножаются. Проверьте себя, спросив, кто именно «решает», какой признак оставить: такого выбирающего участника нет.

Ошибка: путать приспособленность отдельного организма с эволюцией. Удачное выживание одной особи само по себе не означает, что изменилась популяция. Эволюционные изменения оценивают по тому, как признаки становятся распространённее или реже в ряду поколений. Для проверки сравните состав популяции до размножения и после него, а не только судьбу одного организма.

Ошибка: сводить борьбу за существование к прямой схватке. Такое представление возникает из-за привычного значения слова «борьба». На деле речь идёт о любых отношениях и условиях, влияющих на выживание и размножение, включая конкуренцию и засуху. Проверьте себя: может ли фактор ограничивать жизнь организма без физического столкновения? Если да, это тоже проявление борьбы за существование.

Связь с другими темами

Чтобы понять теорию Дарвина, нужно знать, как наследуются признаки и чем наследственная изменчивость отличается от приобретённых изменений. Также важны размножение организмов и влияние условий среды: они объясняют появление различий в выживании и числе потомков. Эти темы помогают увидеть, почему отбор возможен только при наличии наследуемых вариантов.

Теория Дарвина связана с изучением видообразования и приспособленности: она объясняет, как изменения популяций могут накапливаться и приводить к появлению видов. Она также служит основой для знакомства с современными представлениями о механизмах эволюции. При дальнейшем изучении важно помнить, что эволюционные изменения рассматривают в популяциях и на протяжении поколений.

Что запомнить

• Материал для естественного отбора — наследственная изменчивость.
• Ограниченность ресурсов и высокая плодовитость обостряют борьбу за существование.
• Естественный отбор сохраняет не любые признаки, а полезные в конкретных условиях.
• Отбор действует через различия в выживании и размножении особей.
• Эволюционные изменения накапливаются в популяциях в ряду поколений.
• Приспособленность относительна: её преимущество зависит от условий среды.