§ 30. Основные движущие силы эволюции в природе

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — способность организмов приобретать различия, которые могут передаваться потомкам и служить материалом для эволюции. Она нужна потому, что без различий отбору было бы нечего сохранять. Примеры таких различий — окраска, размер или устойчивость к воздействию среды.

Борьба за существование — совокупность взаимодействий организмов между собой и с условиями среды, возникающих из-за ограниченности ресурсов. Это не только прямое столкновение, но и конкуренция за пищу, свет или место. Понятие помогает объяснить, почему выживают не все появившиеся организмы.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с полезными наследственными признаками. Такие признаки чаще переходят к следующему поколению и распространяются в популяции. Отбор направляет изменения популяции, хотя сам не создаёт новые признаки.

Адаптация — наследственно закреплённое приспособление организма к условиям среды, сформированное естественным отбором. Она может проявляться в строении, работе органов или поведении. Адаптация повышает вероятность выживания и успешного размножения в определённых условиях.

Как это устроено

Исходным материалом эволюции служит наследственная изменчивость, потому что различия между особями могут сохраняться в потомстве. Она возникает из-за изменений генотипа и новых сочетаний наследственных признаков. Ненаследственные изменения, например изменение массы из-за питания или загар, обычно зависят от среды и не передаются потомкам, поэтому не закрепляются отбором.

Ресурсы природы ограничены: пищи, воды, света, убежищ и свободного пространства меньше, чем нужно всем организмам. При этом многие виды производят больше потомков, чем может выжить. Поэтому особи конкурируют друг с другом, а также испытывают влияние хищников, болезней, засухи, холода и других факторов.

Выделяют три формы борьбы за существование. Внутривидовая происходит между особями одного вида, которым нужны одинаковые ресурсы; межвидовая — между представителями разных видов, например между хищником и добычей или растениями-соперниками. Борьба с неблагоприятными условиями среды проявляется в противостоянии холоду, недостатку влаги, солёности и другим воздействиям.

В результате борьбы особи выживают и размножаются неодинаково. Если наследственный признак помогает добывать пищу, избегать врагов или переносить неблагоприятные условия, его носитель чаще оставляет потомство. Так естественный отбор сохраняет полезные варианты, а менее выгодные постепенно встречаются реже.

Многие поколения отбора изменяют частоту признаков в популяции. Если условия остаются сходными, полезные особенности закрепляются и превращаются в адаптации. Совместное действие изменчивости, борьбы и отбора приводит к разнообразию приспособлений и постепенному расхождению популяций, что может способствовать появлению новых видов.

Основные движущие силы эволюции

Таблица показывает не отдельные этапы, а взаимосвязанную систему: изменчивость создаёт варианты, борьба проверяет их в реальной среде, а отбор изменяет состав популяции. Адаптация является результатом длительного действия этой системы. При разборе примера сначала найдите наследственное различие, затем условие борьбы и итог отбора.

Разбор задач

Соперничество самцов оленя

Условие: два самца оленя соперничают из-за самки. Нужно определить форму борьбы за существование. Для ответа важно установить, принадлежат ли соперники к одному виду и за какой ресурс они конкурируют.

1. Оба оленя относятся к одному биологическому виду.
2. Самка является ограниченным ресурсом, доступным не всем самцам.
3. Значит, взаимодействие происходит внутри одного вида и связано с размножением.

Ответ: это внутривидовая борьба за существование. Прямое столкновение здесь действительно возможно, но главным признаком формы является принадлежность участников к одному виду. Конкуренция между самцами влияет на то, кто оставит потомство.

Устойчивость насекомых к ядохимикату

Условие: после применения ядохимиката доля устойчивых насекомых постепенно увеличивается. Нужно объяснить это не приобретением устойчивости всеми особями сразу, а действием отбора. Следует связать исходные наследственные различия с выживанием и размножением.

1. В исходной популяции уже есть наследственные различия: часть насекомых устойчивее к препарату.
2. После обработки чувствительные особи погибают чаще, а устойчивые получают преимущество.
3. Устойчивые насекомые размножаются и передают признак потомкам, поэтому их доля растёт.

Ответ: ядохимикат выступает фактором борьбы за существование, а увеличение доли устойчивых особей — результат естественного отбора. Препарат не создаёт устойчивость намеренно, а отбирает уже имеющиеся наследственные варианты. При повторных обработках эффект может усиливаться.

Формирование защитной окраски

Условие: насекомых активно поедают птицы, и в популяции появляется защитная окраска. Нужно проследить цепочку формирования адаптации. Окраска станет адаптацией только в том случае, если различие наследуется и даёт преимущество.

1. У насекомых возникают наследственные различия в окраске.
2. Птицы чаще замечают и съедают особей, которые сильнее выделяются на фоне среды.
3. Менее заметные насекомые чаще выживают, размножаются и передают свою окраску потомкам.

Ответ: последовательность такова: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор, адаптация. Защитная окраска постепенно распространяется в популяции. Если фон среды изменится, преимущество может перейти к другому варианту окраски.

Типичные ошибки

Ошибка 1: считать наследственной любую изменчивость. Так думают, потому что внешний признак заметен у организма, но загар или изменение массы обычно вызваны средой. Проверка простая: спросите, может ли признак передаваться потомкам через наследственный материал.

Ошибка 2: сводить борьбу за существование к драке. Такое понимание упускает конкуренцию растений за свет и противостояние засухе или холоду. Проверьте себя: ищите любое ограничение ресурса или неблагоприятное воздействие, а не только нападение.

Ошибка 3: считать, что организм намеренно изменяется ради приспособления. Изменения возникают без заранее поставленной цели, а отбор сохраняет полезные варианты. Чтобы проверить ответ, сначала назовите наследственное различие, а потом действие среды.

Ошибка 4: называть естественным отбором выживание самых сильных. Преимущество определяется не общей силой, а соответствием конкретным условиям. Спросите, какой признак помогает именно в данной среде и увеличивает число потомков.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны понятия наследственности, изменчивости, популяции, вида и естественного отбора. Они помогают отличать наследственные различия от изменений, вызванных средой. Без понятия популяции трудно понять, как признак распространяется в группе организмов.

Далее эти знания пригодятся при изучении образования видов, видообразования и генетики популяций. Они также помогают объяснять доказательства эволюции. Связь с экологией проявляется через конкуренцию, ограниченность ресурсов и взаимоотношения организмов.

Что запомнить

• Эволюция возможна при наличии наследственной изменчивости.
• Ненаследственные изменения не передаются потомкам как основа эволюции.
• Ограниченность ресурсов приводит к борьбе за существование.
• Борьба за существование бывает внутривидовой, межвидовой и борьбой с условиями среды.
• Естественный отбор сохраняет особей с полезными наследственными признаками.
• Адаптации формируются постепенно в результате естественного отбора.
• Основные движущие силы эволюции действуют совместно.