§ 2. Основные положения теории Ч. Дарвина

Определения и обозначения

Наследственная изменчивость — различия между особями одного вида, которые могут передаваться потомству. Например, особи могут отличаться окраской или сроками цветения, и часть таких различий обусловлена наследственностью. Она служит материалом эволюции: отбор может сохранять и распространять лишь те различия, которые уже существуют.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды при ограниченности ресурсов. Это не обязательно прямое столкновение: нехватка пищи или воды тоже влияет на шансы организма. Такое понятие помогает описать, почему не все особи могут одинаково успешно жить и размножаться.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными особенностями, повышающими их приспособленность. Если носители такого признака в данных условиях чаще оставляют потомство, признак может встречаться в следующих поколениях чаще. Понятие отбора объясняет, как наследственные различия меняют состав популяции.

Приспособленность — соответствие особенностей организма условиям среды, повышающее его шансы выжить и оставить потомство. Это не абсолютное совершенство, а преимущество в определённой обстановке. Понятие нужно, чтобы связать свойства организма с условиями его жизни и успехом размножения.

Как это устроено

Организмы обычно производят потомков больше, чем может выжить и размножиться. Причина в том, что пища, вода, пространство и места для размножения ограничены, а численность организмов без ограничений росла бы. Поэтому потомки вынуждены конкурировать за необходимые ресурсы, и часть из них не доживает до размножения либо не оставляет потомства.

Особей одного вида нельзя считать совершенно одинаковыми: они различаются по многим признакам. Некоторые различия возникают и проявляются в течение жизни, а некоторые наследуются и могут передаваться следующим поколениям. Когда условия среды неодинаковы или ресурсы доступны не всем, такие различия приводят к неодинаковым шансам выжить и оставить потомство.

Борьба за существование включает несколько типов отношений, потому что организм зависит не только от соперников своего вида. Внутривидовая конкуренция возникает, когда особи одного вида нуждаются в одних и тех же ограниченных ресурсах. Межвидовые отношения могут включать конкуренцию, хищничество и паразитизм, а взаимодействие со средой проявляется, например, при морозе или засухе.

Естественный отбор действует через различия в выживании и размножении. Если наследственная особенность помогает в конкретных условиях, её носители в среднем могут чаще доживать до размножения или оставлять больше потомков. Поэтому доля этой особенности постепенно увеличивается в популяции; отбор не создаёт её потому, что организм в ней нуждается.

Когда отбор действует на наследственные различия в течение многих поколений, состав популяции меняется. Накопление таких изменений может приводить к приспособлениям, а при длительном расхождении популяций — способствовать образованию новых видов. Направление изменений зависит от условий и имеющейся изменчивости, а не от заранее поставленной природой цели. Если среда изменится, прежнее преимущество может ослабнуть или исчезнуть.

Основные положения теории Ч. Дарвина и их роль в эволюции

Читайте таблицу как последовательную схему: избыток потомков и ограниченность ресурсов создают условия для борьбы за существование. Наследственные различия приводят к неодинаковому успеху особей, а отбор меняет распространённость признаков в популяции. Последняя строка показывает возможный результат длительного действия этих процессов, а не обязательную цель эволюции.

Разбор задач

Задача 1. У растений одного вида на лугу различаются сроки цветения, причём часть различий наследуется. Нужно определить, какое положение теории Дарвина описывает различия, а не спутать их с особенностями, возникшими только в течение жизни. Решение строится на том, что указано в условии о передаче части признаков потомству.

1. Устанавливаем, что речь идёт о различиях между особями одного вида.
2. Проверяем, наследуются ли они: условие прямо сообщает, что часть различий передаётся потомству.
3. Соотносим это с понятием наследственной изменчивости; само по себе наличие различий ещё не доказывает действие отбора.

Ответ: различия в сроках цветения описывает наследственная изменчивость, если они передаются потомству.

Задача 2. В засушливый год часть растений погибла из-за нехватки воды. Требуется назвать форму борьбы за существование и связать её с положением теории Дарвина. В условии указана не конкуренция между конкретными видами, а неблагоприятное условие среды — недостаток воды.

1. Определяем непосредственную причину гибели: растениям не хватало воды.
2. Относим ситуацию к борьбе с неблагоприятными условиями среды.
3. Связываем её с ограниченностью ресурсов: доступной воды оказалось недостаточно для всех растений.

Ответ: это борьба с неблагоприятными условиями среды; она связана с ограниченностью ресурсов.

Задача 3. У насекомых есть наследственные различия в устойчивости к холоду, и после нескольких холодных зим доля более устойчивых особей выросла. Нужно объяснить изменение, а не просто назвать его. Последовательно проследим связь признака, условий и неодинакового успеха организмов.

1. В популяции изначально присутствовала наследственная изменчивость по устойчивости к холоду.
2. Холодные зимы стали условием, при котором устойчивость могла давать преимущество.
3. Более устойчивые особи чаще выживали и оставляли потомство, поэтому признак передавался следующим поколениям.
4. В результате естественного отбора доля устойчивых особей в популяции увеличилась.

Ответ: холодные зимы способствовали естественному отбору более устойчивых насекомых; их наследственная особенность стала встречаться чаще.

Типичные ошибки

• Считать, что организмы изменяются потому, что им это необходимо. Так рассуждают, когда путают пользу признака с причиной его появления. У Дарвина отбор действует на уже существующие наследственные различия, а не создаёт их по запросу. Проверьте себя: сначала назовите имеющееся различие, затем объясните, как среда повлияла на успех его носителей.
• Смешивать естественный отбор с борьбой за существование. Это происходит потому, что оба понятия связаны с выживанием в сложных условиях. Борьба описывает отношения и ограничения, а отбор — неодинаковое выживание и размножение особей. Для проверки спросите себя, описываете ли вы условия конкуренции или результат, при котором одни признаки становятся распространённее.
• Полагать, что любая изменчивость наследуется. Ошибка возникает из-за того, что многие особенности организма заметны, но не все передаются потомкам. Приобретённый в течение жизни признак сам по себе не становится наследственным. Проверьте, есть ли основания считать различие наследуемым, прежде чем связывать его с эволюционным изменением популяции.
• Считать приспособление неизменным и полезным при любых условиях. Такой вывод забывает, что преимущество признака определяется конкретной средой. При изменении условий оно может исчезнуть или смениться недостатком. Проверка проста: укажите, в каких именно условиях признак повышает шансы выжить и размножиться.

Связь с другими темами

Для понимания теории нужны знания о наследственности, изменчивости, размножении организмов и популяции — группе особей одного вида, живущих на общей территории. С помощью теории Дарвина объясняют адаптации, изменения частот признаков в популяциях и видообразование. Позднее положения Дарвина сопоставляют с данными генетики и популяционной биологии в рамках синтетической теории эволюции. Эти знания уточняют механизмы наследования и позволяют описывать эволюционные изменения количественно.

Что запомнить

• Потомков обычно появляется больше, чем может выжить и размножиться.
• Ресурсы среды ограничены.
• Особи одного вида различаются; часть различий наследуется.
• Борьба за существование проявляется в разных отношениях организмов и среды.
• Естественный отбор связан с неодинаковым выживанием и размножением особей.
• Отбор действует не целенаправленно, а на наследственные различия в конкретной среде.
• Накопление изменений в поколениях может приводить к приспособлениям и образованию видов.