§ 25. Общая характеристика теории эволюции Чарльза Дарвина

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомству. Благодаря ей в популяции есть разные варианты признаков. Если некоторые из них помогают в определённых условиях, они могут чаще встречаться в следующих поколениях.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды, влияющих на выживание и размножение. Это не только прямые столкновения: сюда входят конкуренция за пищу и место, а также воздействие холода, засухи или болезней. Она определяет, какие особи смогут оставить потомство.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными особенностями, полезными в данных условиях. Такие особенности чаще передаются потомкам и постепенно могут стать распространённее в популяции. Отбор действует не по заранее заданному плану, а через различия в успехе размножения.

Приспособленность — соответствие особенностей организма условиям среды, повышающее его шансы выжить и оставить потомство. Например, маскировочная окраска может снижать вероятность быть замеченным хищником. Приспособленность зависит от среды: признак, полезный в одних условиях, необязательно будет преимуществом в других.

Как это устроено

Дарвин сопоставлял разнообразие организмов в природе с результатами искусственного отбора, который проводили селекционеры. Люди выбирали для размножения животных и растения с нужными признаками, поэтому за поколения признаки менялись. Это показывало, что наследственные различия могут накапливаться, если одни варианты чаще передаются потомству. Дарвин предположил, что в природе похожий результат достигается без намеренного выбора человеком — за счёт неодинакового выживания и размножения.

Организмы обычно производят больше потомков, чем может вырасти и размножиться в следующем поколении. Если бы все они выживали и тоже оставляли многочисленное потомство, численность популяции быстро увеличивалась бы. Однако количество пищи, воды, убежищ и подходящих мест для размножения ограничено, а на организм влияют хищники, болезни и климат. Поэтому часть потомства не доживает до размножения, и между организмами возникают разнообразные отношения за ресурсы и выживание.

Особям одного вида свойственны различия, и часть этих различий наследуется. Они не появляются потому, что организму заранее требуется определённое качество: варианты возникают независимо от потребностей, а их значение проявляется в конкретной среде. Когда ресурсов недостаточно, особи с разными особенностями могут иметь неодинаковые шансы на выживание и размножение. Поэтому наследственная изменчивость служит материалом, на который действует естественный отбор.

Если наследственный признак помогает особи оставить больше потомков, он может передаваться чаще, чем менее полезный в этих условиях вариант. Из поколения в поколение доля носителей такого признака способна увеличиваться. Так популяция постепенно меняется, а не отдельная особь приобретает нужный признак за время жизни. Приспособленность складывается из особенностей, которые повышают успех размножения именно в окружающей среде.

Популяции одного вида могут жить в разных условиях или оказаться разделены, поэтому отбор в них действует неодинаково. Наследственные различия в каждой популяции постепенно накапливаются, а признаки могут расходиться. Со временем расхождение становится настолько большим, что группы утрачивают возможность свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Так длительное действие эволюционных процессов может привести к образованию новых видов.

Основные положения теории эволюции Чарльза Дарвина

Читай таблицу как последовательность связанных причин и результатов: изменчивость даёт варианты, а избыточное размножение при ограниченных ресурсах создаёт условия для отбора. Последние строки показывают, как отбор меняет популяции и при длительном расхождении может участвовать в образовании видов. Не воспринимай приспособленность как намеренно созданный признак.

Разбор задач

Задача 1. У особей одного вида различаются окраска и размеры тела. Укажите, какие различия могут стать материалом для эволюции и почему. Нужно выяснить, передаются ли эти особенности потомству, а не просто отметить, что особи неодинаковы. Само наличие отличий ещё не означает, что они повлияют на состав популяции.

1. Сначала раздели возможные причины различий: одни особенности могут быть наследственными, другие возникают под влиянием условий жизни конкретной особи.
2. Затем проверь, способны ли различия передаваться потомству. Если наследственный вариант влияет на успех размножения, его частота в популяции может изменяться.
3. Сделай вывод: материалом для эволюции станут наследуемые различия окраски или размеров, если они связаны с неодинаковым выживанием либо размножением.

Ответ: эволюционное значение имеют наследуемые варианты окраски и размеров, на которые может действовать отбор. Например, приобретённое из-за питания изменение размеров само по себе не будет наследственным материалом.

Задача 2. Растения одного вида растут на участке с ограниченным количеством воды. Объясни, почему не все проростки выживут и как условия среды повлияют на состав популяции. Здесь важно связать ограниченность ресурса с различиями между растениями и их дальнейшим размножением. Не следует заранее считать, что выживут самые крупные или сильные.

1. Воды недостаточно для потребностей всех проростков, поэтому растения конкурируют за этот ресурс и часть из них может погибнуть.
2. Если растения наследственно различаются, например способностью переносить недостаток влаги, вероятность выживания у них может быть неодинаковой.
3. Выжившие растения, если они размножатся, передадут потомкам свои особенности. Если устойчивость наследуется, её варианты со временем могут стать более распространёнными.

Ответ: ограниченное количество воды приводит к борьбе за существование. Отбор может изменить состав популяции в пользу наследственных особенностей, помогающих переносить засуху, но результат зависит от условий и размножения.

Задача 3. На острове после изменения климата особи с более плотным оперением чаще выживают и оставляют потомство. Объясни возможные изменения популяции за многие поколения и укажи, почему отдельное приобретение плотного оперения не объясняет эволюцию. Сначала выясни, существовали ли наследственные различия между особями, а затем проследи, как изменится их доля. Одного факта выживания отдельной птицы недостаточно, чтобы говорить об эволюции.

1. Предположи, что плотность оперения различается у птиц и эта особенность хотя бы частично наследуется.
2. При новом климате птицы с более плотным оперением чаще выживают и оставляют потомство, поэтому соответствующий наследственный вариант передаётся чаще.
3. За многие поколения доля таких особей может увеличиться. Но если одна птица просто приобрела плотное оперение в течение жизни и не передала это потомству, такое изменение не объясняет эволюцию популяции.

Ответ: при наследуемости признака его доля может возрасти благодаря естественному отбору. Эволюция — изменение популяции в поколениях, а не приспособление одной особи в течение жизни.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что естественный отбор целенаправленно создаёт нужный признак. Так думают, потому что приспособление выглядит ответом на потребность организма. На деле изменчивость возникает независимо от этой потребности, а отбор сохраняет некоторые варианты. Проверь себя: спроси, существовало ли наследственное различие до того, как оно оказалось полезным.

Борьбу за существование нередко представляют только как прямую схватку двух организмов. Но так упускают конкуренцию за ограниченную пищу и влияние условий среды, например засухи или холода. Эти факторы тоже способны определять выживание и размножение. Чтобы проверить ответ, перечисли, какие ресурсы и условия воздействуют на организм, даже если рядом нет соперника.

Нельзя смешивать приспособление отдельной особи в течение жизни с эволюционным изменением популяции. Такое смешение возникает, когда изменения организма автоматически считают наследуемыми. Эволюционные изменения накапливаются в поколениях за счёт передачи наследственных вариантов. Проверь себя: изменилась одна особь или изменилась частота признака у потомков популяции?

Ещё одна ошибка — считать, что всегда выживают самые сильные. Преимущество зависит от конкретной среды и может состоять не в физической силе, а, например, в устойчивости к холоду или способности найти пищу. Кроме того, для отбора важно не только выжить, но и оставить потомство. Проверь, какое именно свойство повышает успех размножения в описанных условиях.

Связь с другими темами

Чтобы понять объяснение Дарвина, нужно знать, что такое наследственность и изменчивость: без них нельзя проследить передачу различий и действие отбора. Понятия размножения и разнообразия видов помогают увидеть, почему появляется больше потомков, чем может выжить, и насколько неодинаковы организмы. Теория Дарвина служит основой для дальнейшего изучения механизмов эволюции, видообразования и адаптаций. Эти темы развивают общую цепочку: наследственные различия, отбор и изменение популяций в поколениях.

Что запомнить

• Эволюция происходит в популяциях на протяжении многих поколений.
• Материал для естественного отбора создаёт наследственная изменчивость.
• Избыточное размножение при ограниченных ресурсах ведёт к борьбе за существование.
• Естественный отбор сохраняет наследственные особенности, повышающие успех размножения в конкретных условиях.
• Приспособленность относительна: она зависит от среды.
• Накопление различий между популяциями может привести к образованию новых видов.