§ 27. Движущие силы и основные результаты эволюции по Чарльзу Дарвину

Определения и обозначения

Движущие силы эволюции — факторы, которые направляют и изменяют эволюционный процесс. К ним относят наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор. Их связь такова: изменчивость даёт разные варианты признаков, а отбор действует на них в условиях борьбы за существование.

Наследственная изменчивость — различия между особями, которые могут передаваться потомству. Благодаря ей в популяции есть разные варианты признаков, а значит, отбору есть из чего «выбирать». Если различие не наследуется, оно не сможет распространяться в следующих поколениях тем же путём.

Борьба за существование — совокупность взаимоотношений организмов друг с другом и с условиями среды при ограниченности ресурсов. Она бывает внутривидовой, межвидовой и связанной с неблагоприятными условиями среды. Это понятие нужно, чтобы объяснить, почему одни особи оставляют больше потомков, чем другие.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными особенностями, повышающими их приспособленность. Отбор не создаёт признаки по потребности, а меняет соотношение уже имеющихся наследственных вариантов. Так полезные в данных условиях особенности могут становиться распространённее.

Как это устроено

Организмы способны производить больше потомков, чем может вырасти и оставить собственное потомство. Причина в том, что пища, вода, убежища и место обитания ограничены, а часть организмов погибает от болезней, хищников или неблагоприятной погоды. Поэтому не все потомки получают одинаковую возможность выжить и размножиться. Избыток потомства при ограниченных ресурсах создаёт предпосылки для борьбы за существование.

Особи одной популяции различаются по многим признакам. Часть этих различий наследуется, поэтому может проявиться и у потомков; другие возникают под влиянием среды и не обязательно передаются дальше. Наследственный вариант, который помогает в конкретных условиях, может повысить шансы его носителя оставить потомство. Для эволюции существенно именно наследуемое различие: только оно способно накапливаться в ряду поколений.

Борьба за существование включает три формы. Внутривидовая происходит между особями одного вида, которым могут требоваться одинаковые пища, территория или партнёры; межвидовая возникает между разными видами, например при конкуренции за общую пищу. Борьба с неблагоприятными условиями среды связана с холодом, засухой и другими воздействиями. Во всех случаях речь не обязательно о прямой схватке: нехватка ресурса или воздействие среды тоже влияют на выживание и размножение.

Естественный отбор действует через различия в том, сколько потомков оставляют особи с разными наследственными признаками. Если особенность повышает успех в данных условиях, её носители в среднем чаще выживают и размножаются, а их потомки могут унаследовать этот признак. Поэтому со временем доля такого варианта в популяции способна увеличиться. Отбор не предвидит будущих условий и не производит нужное изменение — он действует на наследственную изменчивость, которая уже существует.

Когда отбор на протяжении поколений сохраняет полезные наследственные особенности, они накапливаются в популяции. Так возникает приспособленность — соответствие признаков организмов условиям их жизни. Если группы организмов оказываются в разных условиях или используют разные ресурсы, отбор может поддерживать у них разные признаки. Их расхождение со временем способно способствовать образованию новых видов.

Эволюция приводит к приспособленности организмов и многообразию видов. Приспособления повышают вероятность выживания и размножения в определённой среде, но не гарантируют успех при любых обстоятельствах. Если условия меняются, признак, прежде дававший преимущество, может утратить его. Поэтому приспособленность относительна, а многообразие видов связано с различными путями приспособления к среде.

Движущие силы и результаты эволюции по Дарвину

Читайте таблицу как цепочку: наследственные различия становятся материалом для отбора, а борьба за существование влияет на его ход. Два последних пункта — результаты эволюции, а не её движущие силы. Примеры показывают общий смысл процессов, но не означают, что каждый признак полезен при любых условиях.

Разбор задач

Задача 1. У растений одного вида часть семян прорастает в тени, а часть — на открытом участке. Назовите возможную форму борьбы за существование и объясните, почему наличие различий между растениями важно для эволюции.

1. Различные условия освещения — это воздействие среды, поэтому возможна борьба с неблагоприятными условиями среды. Если растения конкурируют за воду, минеральные вещества или пространство, возможна также внутривидовая борьба.
2. Сам факт, что семена проросли в разных местах, ещё не доказывает наследственную изменчивость: разница могла быть вызвана условиями. Нужно установить, передаётся ли особенность потомству.
3. Если различия наследуются и влияют на выживание или размножение, они могут стать материалом для естественного отбора.

Ответ: возможна борьба с условиями среды, а при конкуренции за ресурсы — внутривидовая. Различия важны для эволюции, если они наследственные; по одному условию задачи этого установить нельзя.

Задача 2. В популяции насекомых встречаются особи с разной окраской. На фоне коры птицы чаще замечают одну из окрасок. Как отбор может изменить соотношение форм? Решение: 1) Определяем наследуемость окраски: для изменения признака в популяции она должна передаваться потомству. 2) Птицы чаще поедают заметную форму, поэтому её носители в среднем реже выживают и размножаются. 3) Менее заметные насекомые чаще оставляют потомство, и наследуемая окраска может встречаться чаще в следующих поколениях. Ответ: соотношение форм способно измениться в пользу менее заметной на коре окраски; результат зависит от наследуемости признака и условий.

Задача 3. На острове живут два вида птиц, использующие разные источники пищи. Как конкуренция и отбор могли повлиять на строение их клювов и почему приспособленность не абсолютна? Решение: 1) При конкуренции за пищу особи с разными наследственными вариантами строения клюва могут добывать разные ресурсы с неодинаковым успехом. 2) Если различие помогает использовать источник пищи, его носители могут чаще размножаться, и признак распространится. 3) Отбор способен поддерживать расхождение признаков у видов, но при смене пищи или среды прежнее преимущество может исчезнуть. Ответ: конкуренция и отбор могли способствовать различиям клювов; их приспособительное значение зависит от доступной пищи и условий.

Типичные ошибки

Сводить борьбу за существование к прямым столкновениям — ошибка: конкуренция может происходить без контакта, а на выживание влияют и условия среды. Такое представление возникает потому, что слово «борьба» напоминает о схватке. Проверь себя: есть ли конкуренция за ресурс или воздействие среды, даже если организмы не встречаются лицом к лицу?

Считать, что естественный отбор создаёт нужные наследственные изменения, неверно: отбор сохраняет и распространяет уже существующие варианты. Ошибку провоцирует описание признака как «полезного», будто он возник именно ради пользы. Проверь себя: сначала назови источник наследственного различия, а затем объясни, как изменились выживание и размножение его носителей.

Отдельная особь не эволюционирует за время жизни: эволюционные изменения накапливаются в популяциях на протяжении поколений. Изменение организма в течение жизни легко спутать с изменением популяции. Для проверки спроси, меняется ли частота наследственного признака у потомков, а не только состояние одной особи.

Приспособленность нельзя считать совершенной и неизменной. Признак может быть полезен в одной среде, но не давать преимущества или даже мешать в другой. Ошибка возникает, если оценивать признак вне условий, в которых он действует. Проверь себя: укажи среду и возможные изменения её условий, прежде чем называть признак полезным.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о наследственности, изменчивости, популяции и виде. Наследственность объясняет передачу признаков, изменчивость — различия между особями, а популяция служит уровнем, на котором можно проследить изменение частоты признаков в поколениях. Эти понятия помогают понять, почему отбор не равен изменению отдельного организма.

Идеи Дарвина объясняют приспособленность организмов, многообразие и возможное образование новых видов. Далее они связываются с синтетической теорией эволюции, которая раскрывает генетические механизмы наследования и изменения признаков. Так естественный отбор рассматривают вместе с происхождением наследственной изменчивости и её передачей потомству.

Что запомнить

• Изменчивость поставляет материал для естественного отбора.
• Ограниченность ресурсов и избыток потомства создают предпосылки для борьбы за существование.
• Борьба за существование бывает внутривидовой, межвидовой и связанной с условиями среды.
• Естественный отбор приводит к неодинаковому выживанию и размножению особей.
• Отбор действует на наследственные признаки через их влияние на выживание и размножение.
• Основные результаты эволюции — приспособленность организмов и многообразие видов.
• Приспособленность относительна и зависит от условий среды.